i

TUGAS AKHIR – TM141585

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH AIR FUEL RATIO

(AFR) PROSES GASIFIKASI PELLET MUNICIPAL SOLID

WASTE (MSW) TERHADAP UNJUK KERJA GASIFIER

TIPE DOWNDRAFT SISTEM KONTINYU

IRFAN MAULANA ARDIANSYAH

NRP. 2115105033

Dosen Pembimbing:

Dr. BAMBANG SUDARMANTA. ST., MT.

PROGRAM SARJANA

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2017

ii

FINAL PROJECT – TM141585

EXPERIMENTAL STUDY OF EFFECT AIR FUEL RATIO

ON THE GASSIFICATION PROCESS OF PELLETS

MUNICIPAL SOLID WASTE (MSW) THROUGH OF THE

PERFORMANCE GASIFIER DOWNDRAFT TYPE WITH

CONTINOUS SYSTEM

IRFAN MAULANA ARDIANSYAH

NRP. 2115105033

Advisory Lecturer

Dr. BAMBANG SUDARMANTA. ST., MT.

BACHELOR PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF INDUSTRIAL TECHNOLOGY

SEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGY

SURABAYA 2017

iii

iv

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH AIR FUEL RATIO

PROSES GASIFIKASI PELLET MUNICIPAL SOLID

WASTE (MSW) TERHADAP UNJUK KERJA GASIFIER

TIPE DOWNDRAFT SISTEM KONTINYU

Nama Mahasiswa : Irfan Maulana Ardiansyah

NRP : 2115105033

Jurusan : Teknik Mesin FTI – ITS

Dosen Pembimbing : Dr. Bambang Sudarmanta, ST., MT

Abstrak

Sampah merupakan salah satu masalah dalam

masyarakat. Salah satu teknologi untuk mengubah sampah

menjadi energi terbarukan dengan menggunakan proses

termokimia atau Gasifikasi. Sampah dibentuk menjadi pelet

karena memiliki nilai HHV tinggi dan moisture content yang

rendah. Salah satu parameter operasi gasifikasi adalah pasokan

udara (AFR), Dengan meningkatnya jumlah udara (O2), konversi

C dalam bahan baku meningkat sampai tingkat tertentu. Namun,

jumlah kelebihan O2 mengoksidasi bahan baku sepenuhnya dan

produksi syngas menurun.

Penelitian ini bersifat eksperimental, karena diperlukan

proses pengujian untuk mengetahui pengaruh laju alir massa

udara terhadap komosisi LHV & Cold gas efficiency. Pengujian

dilakukan dengan cara diberikan variasi laju alir massa udara

(ṁ) yang masuk gasifier sebesar 0,0044; 0,0073; 0,0081; 0,0099

kg/s. dengan AFR 0,78 ; 1.085 ; 1,12 ; 1,3

Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah

didapatkan AFR optimum pada 1,08 Visualisasi flame terbaik

didapatkan pada suhu reaktor 967 ºC. Dengan Komposisi syn-gas

sebagai berikut: H2 = 9,97 %, CO2 = 7,92 %, CO = 24,79 %, CH4

= 2,44 %, dengan nilai kalor bawah sebesar 4785,6 kJ/kg.

Sedangkan total efisiensi gasifikasi pada kondisi tersebut

mencapai 38,92%

Kata kunci : Pellet , AFR, gasifikasi, LHV, Cold gas efficiency

v

EXPERIMENTAL STUDY OF EFFECT AIR FUEL RATIO

ON THE GASSIFICATION PROCESS OF PELLETS

MUNICIPAL SOLID WASTE (MSW) THROUGH OF THE

PERFORMANCE GASIFIER DOWNDRAFT TYPE WITH

CONTINUOUS SYSTEM

Name : Irfan Maulana Ardiansyah

NRP : 2115 105 033

Departement : Mechanical Engineering FTI – ITS

Advisor : Dr. Bambang Sudarmanta, ST., MT.

Abstract

Trash is one of the problems in society. One of

the teknologi to turn waste into renewable energy with the use of

Thermo-process or Gasification. Trash formed into pellet because

it has the higher value of the HHV and low moisture content. One

of the parameters of operation of gasification is the air supply

(AFR), With the increasing amount of air (O2), the conversion of C

in raw material increases to a certain level. However, the amount

of the excess of O2 oxidize completely raw materials and the

production of syngas.

This research is both experimental, because it takes the

process of testing to find out the influence of the air mass flow rate

(AFR) against of the gas composition, Low Heating Value (LHV)

and Cold Gas efficiency . The air mass flow rate are variationed (ṁ) of 0.0044; 0.0 073; 0.0 081; 0.0 099 kg/s with AFR value are

0,78; 1,085; 1,12; 1,3

The results of this research was obtained the optimum of AFR is 1.08. The best visualization of flame on reactor temperature obtained 967 º C. With the gas composition as follows: H2 = 9.97%, CO2 = 7.92%, CO = 24.79% CH4 = 2.44%, the lower heat value of 4785.6 kJ/kg. While the total efficiency of the gasification on the condition reached 38.92%

Key words : pellet, AFR, gasification, LHV, Cold gas efficiency

vi

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji dan syukur kami panjatkan

kehadirat Allah SWT. Karena atas rahmat dan hidayah-Nya,

tugas akhir yang berjudul “ STUDI EKSPERIMENTAL

PENGARUH AIR FUEL RATIO PROSES GASIFIKASI

PELLET MUNICIPAL SOLID WASTE (MSW) TERHADAP

UNJUK KERJA GASIFIER TIPE DOWNDRAFT SISTEM

KONTINYU” ini dapat disusun dan diselesaikan dengan baik dan

lancar.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang

harus dipenuhi oleh setiap mahasiswa Program Studi S1 Teknik

Mesin ITS Surabaya, sesuai dengan kurikulum yang telah

ditetapkan. Selain itu Tugas Akhir ini juga merupakan suatu bukti

yang diberikan almamater dan masyarakat.

Banyak dorongan dan bantuan yang penulis dapatkan selama

penyusunan Tugas Akhir ini sampai terselesaikannya laporan.

Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan

penghargaan sebesar-besarnya kepada :

1. Allah SWT dan junjungan besar Nabi Muhammad SAW

yang telah memberikan ketenangan dalam jiwaku.

2. Dr. Bambang Sudarmanta, ST., MT sebagai Dosen

Pembimbing yang telah dengan sangat sabar, tidak bosan-

bosannya membantu dan memberikan ide serta ilmu hingga

terselesaikannya Tugas Akhir ini.

3. Bapak dan Ibu, adiku yang benar - benar memberikan

semangat, cinta dan doa yang sangat berperan dalam

menyelesaikan tugas Akhir ini.

4. Dosen tim penguji yang telah memberikan kritik dan saran

dalam penyempurnaan dan pengembangan Tugas Akhir ini.

vii

5. Seluruh dosen dan staf pengajar Jurusan Teknik Mesin FTI-

ITS, yang telah memberikan ilmunya dan membantu semua

selama menimba ilmu di bangku kuliah.

6. Pak arif, Wase, Aji, Depi, Fandi, Mas Gofur dan Seluruh

keluarga laboratorium teknik pembakaran dan bahan bakar

yang telah menyediakan tempat dan telah memberikan

bantuan dalam proses penyelesaian tugas akhir ini.

Semoga segala keikhlasan dan kebaikan yang telah diberikan

mendapatkan balasan yang terbaik dari Tuhan Yang Maha Esa,

Amin.

Karena keterbatasan waktu dan kemampuan penulis,

sebagai manusia biasa kami menyadari dalam penulisan ini masih

terdapat beberapa kesalahan dan kekurangan. Oleh karena itu, kami

mengharap kritik dan saran membangun sebagai masukan untuk

penulis dan kesempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga dengan

penulisan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang

memerlukan, mahasiswa Mesin pada khususnya.

Surabaya, 28 Juli 2017

Penulis

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL..................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ....................................................... iii

ABSTRAK .................................................................................. iv

KATA PENGANTAR ................................................................ vi

DAFTAR ISI ............................................................................. viii

DAFTAR GAMBAR .................................................................. xi

DAFTAR TABEL ..................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ................................................................ 1

1.2 Perumusan Masalah ......................................................... 4

1.3 Batasan Masalah .............................................................. 5

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................. 5

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Teori Pendukung ............................................................... 8

2.1.1 Biomasa ................................................................... 8

2.1.2 karakteristik Biomasa .............................................. 9

2.1.2.1 Analisa Ultimate dan Proximate ............... 9

2.1.3 Densitas Biomasa .................................................. 10

2.1.4 Nilai Kalor Biomasa .............................................. 11

2.2 Pelet MSW (Municipal Solid Waste) ............................. 13

2.3 Gasifikasi.. ...................................................................... 14

2.3.1 Definisi .................................................................. 14

2.3.2 Media Gasifikasi ................................................... 15

2.3.3 Proses Gasifikasi ................................................... 16

2.3.4 Produk Gasifikasi Biomasa ................................... 20

2.4 Komponen Gasifikasi ..................................................... 21

2.4.1 Reaktor .................................................................. 21

ix

2.5 Faktor yang Mempengaruhi Proses Gasifikasi ............... 24

2.5.1 Properties Biomasa ............................................... 24

2.5.2 Udara Pembakaran ................................................ 26

2.5.3 Rasio Bahan Bakar udara (AFR) ........................... 26

2.5.4 Suhu Reaktor Gasifikasi ........................................ 27

2.5.5 Nilai LHV (Low Heating Value) ........................... 28

2.5.6 Parameter Performa ............................................... 28

2.6 Penelitian Terdahulu ....................................................... 30

2.6.1 Downdraft Gasifier ................................................ 30

BAB III METODOLOGI

3.1 Metode Penelitian ........................................................... 34

3.2 Bahan Uji……. ............................................................... 36

3.2.1 Pelet MSW ............................................................ 36

3.3 Alat Uji…. . ..................................................................... 37

3.4 Alat Ukur ...................................................................... 40

3.5 Prosedur Pengujian … ................................................... 44

3.6 Flowchart Penelitian ..................................................... 47

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Karakteristik Pelet MSW ................................................ 50

4.2 Data Dan Analisis Hasil Gasifikasi……. ........................ 52

4.2.1 Air Fuel Ratio (AFR)……. ........................................ 52

4.2.1.1 Aalisa perhitungan ṁ udara (100 %)……. ........ 54

4.2.1.2 Aalisa perhitungan ṁ bahan bakat……. ............ 54

4.2.1.3 Aalisa perhitungan AFR ( 100 %)……. ............. 55

4.2.2 Analisa distribusi temperatur……. ............................ 58

4.2.2.1 AFR= 0,78 dengan duty cycle 85 %……. ...... 58

4.2.2.2 AFR= 1,08 dengan duty cycle 90 %……. ...... 60

4.2.2.3 AFR= 1,12 dengan duty cycle 95 %……. ...... 61

4.2.2.4 AFR= 1,12 dengan duty cycle 100 %……. .... 62

x

4.3 Analisis komposisi kandungan syngas………………... …65

4.4 Analisis ditinjau dari LHV syngas … ............................ 67

4.5 Analisa laju alir massa syngas ......................................... 70

4.6 Efisiensi Gasifikasi … .................................................... 71

4.7 Analisis Perbandingan penelitian terdahulu … .............. 73

4.8 Analisis kesetimbangan massa (mass balance) … ......... 76

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ..................................................................... 79

5.2 Saran ……. ..................................................................... 80

DAFTAR PUSTAKA ............................................................... 82

LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Analisa Ultimate dan Proximate .......................... 10

Gambar 2.2 Pellet MSW .......................................................... 14

Gambar 2.3 Tahapan dalam Proses Gasifikasi. ....................... 17

Gambar 2.4 Pengaruh Proses Suhu pada Syngas ..................... 20

Gambar 2.5 Reaktor Fixed Bed : (a) Updraft (b) Downdraft .. 23

Gambar 2.6 Reaktor Downdraft. .............................................. 23

Gambar 2.7 Pengaruh suhu pada karakteristik syngas. ............ 28

Gambar 2.8 Profil Grafik air-fuel ratio (AFR) vs (a) Efisiensi

gasifikasi, (b) LHV, (c) Kandungan synthetic gas 31

Gambar 2.9 Skema Pengujian Biomasa ................................... 31

Gambar 2.10 Grafik Pengaruh tingkat suhu reaktor terhadap

produksi gas ....................................................... 32

Gambar 3.1 Skema Instalasi proses Gasifikasi ........................ 37

Gambar 3.2 Dimensi Reaktor Gasifikasi Downdraft ............... 38

Gambar 3.3 (a). Blower (b).Induced Fan ................................ 39

Gambar 3.4 (a) Cyclone (b) Water Scruber ............................. 39

Gambar 3.5 Dimmer ................................................................ 40

Gambar 3.6 (a) Termometer inframerah (b) Thermocouple .... 41

Gambar 3.7 Pitot Static Tube ................................................... 41

Gambar 3.8 Stopwatch ............................................................. 43

Gambar 3.9 Gas Chromatography ........................................... 43

Gambar 3.10 Skema Pengujian .................................................. 44

Gambar 3.11 Flowchart ............................................................. 48

Gambar 4.1 Pelet MSW yang digunakan dalam penelitian. ..... 51

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara duty cycle dengan laju alir

massa udara .......................................................... 56

Gambar 4.3 Hubungan antara perubahan duty cycle dengan AFR

.............................................................................. 57

xii

Gambar 4.4 Distribusi temperatur zona gasifikasi ….. ............. 57

Gambar 4.5 Distribusi Temperatur v ketinggian pada AFR 0,78

dengan duty cycle 85%. ....................................... 58

Gambar 4.6 Distribusi Temperatur v ketinggian pada AFR 1,08

dengan duty cycle 90% ........................................ 60

Gambar 4.7 Distribusi Temperatur v ketinggian pada AFR 1,12

dengan duty cycle 95% ........................................ 61

Gambar 4.8 Distribusi Temperatur v ketinggian pada AFR 1,3

dengan duty cycle 100% ...................................... 62

Gambar 4.9 Distribusi temperatur tiap AFR ............................ 64

Gambar 4.10 Skema Pengaruh ṁ udara terhadap kenaikan

temperature reaktor ............................................ 65

Gambar 4.11 Grafik hubungan antara AFR dan komposisi syngas

........................................................................... 66

Gambar 4.12 Nilai LHV synthetis gas pada variasi rasio udara -

bahan bakar (AFR) ............................................... 69

Gambar 4.13 Grafik hubungan antara perubahan AFR dan

efisiensi gasifikasi ................................................ 72

Gambar 4.14 Grafik perbandingan komposisi flameable gas

beberapa penelitian ............................................... 73

Gambar 4.15 Grafik perbandingan nilai Low Heating Value gas

beberapa penelitian ............................................... 75

Gambar 4.16 GSkema Analisa kesetimbangan massa ............... 76

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi MSW ........................................................ 13

Tabel 2.2 Nilsi Heating Value gasyfing Agent ........................... 16

Tabel 3.1 Tabel Variabel-variabel dalam penelitian ................... 35

Tabel 4.1 Data hasil pengujian kandungan Pellet MSW ............ 51

Tabel 4.2 Data laju alir massa udara melalui alat ukur Pressure

Transducer ................................................................... 53

Tabel 4.3 Data laju alir massa udara dan Pellet MSW serta Air-

Fuel Ratio (AFR) ......................................................... 55

Tabel 4.4 Komposisi kandungan syngas (% volume) ................. 65

Tabel 4.5 Nilai LHV dari senyawa gas mampu bakar ................ 67

Tabel 4.6 Komposisi gas dan massa jenis .................................. 68

Tabel 4.7 Nilai LHV syngas untuk masing – masing variasi ..... 69

Tabel 4.8 Nilai laju alir massa syngas untuk masing – masing

variasi ........................................................................... 70

Tabel 4.9 Efisiensi gasifikasi untuk masing-masing variasi ....... 72

Tabel 4.10 Tabel Analisa kesetimbangan massa (mass balance)

reaktor ......................................................................... 77

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Minyak bumi merupakan energi fosil yang paling banyak

digunakan sebagai bahan bakar di Indonesia. Dengan pemakaian

energi fosil yang terus-menerus untuk berbagai macam kebutuhan

energi, maka cadangan bahan bakar fossil kian lama kian menipis.

Untuk jumlah penduduk Indonesia pada tahun 2015 mencapai

255.46 juta jiwa meningkat dari 252,07 juta jiwa pada tahun 2014

dengan pertumbuhan rata-rata 1,35 % per tahun padahal data pada

tahun 2012 sampai dengan 2014 rata – rata pertumbuhan hanya

1,31 % per tahun (Badan Pusat Penelitian Teknologi Indonesia

2016)[1]. Hal tersebut mengakibatkan peningkatan konsumsi

bahan bakar fosil yang semakin meningkat. Disamping itu,

Peningkatan aktifitas manusia serta perkembangan teknologi akan

membutuhkan energi yang besar serta menghasilkan limbah yang

besar pula. Sehingga perlu adanya solusi untuk dapat mengurangi

atau menggantikan pemakaian energi fosil yang selama ini menjadi

sumber energi utama, yaitu berupa pengembangan energi alternatif

(Renewable Energy).

Disamping permasalahan energi fosil yang kian menipis,

terdapat pula masalah yang sering muncul di bagian terkecil

kehidupan yaitu sampah. Sehingga diperlukan perhatian khusus

terhadap permasalahan tersebut. Sampah padatan kota adalah jenis

sampah umum yang mencakup sampah rumah tangga, sampah

badan komersil, sampah di area-area pemukiman penduduk.

Menurut Status Lingkungan Hidup Daerah (SLHD) Kota Surabaya

[2], volume sampah yang masuk ke TPA sebesar 10.000 m3/hari.

Timbunan sampah kota Surabaya tahun 2012 dengan jumlah

rumah tangga 806.794 yaitu 1200 ton/hari. Komposisi sampah di

Surabaya antara lain: sampah organik 64,1%, sampah kertas

7,58%, sampah plastik 7,69 %, logam 1,11% dan 9,46% lain-lain.

Sedangkan untuk kadar air sampah di dataran tinggi pada musim

hujan sekitar 43% sedangkan pada musim kemarau 35%. Dari

2

penjelasan tersebut, berikutnya penulis akan menyebut sampah

sebagai Municipal Solid Waste (MSW). Setelah dilakukan

penelitian lebih lanjut, oleh para peneliti ternyata di ketahui bahwa

MSW memiliki kandungan energi tertentu tergantung komposisi MSW

tersebut.

Salah satu Teknologi yang memungkinkan untuk mengubah

sampah menjadi energi terbarukan (renewable energy) adalah

dengan menggunakan proses termokimia, Indarto (2016). Salah

satu Cara pemanfaatan sampah perkotaan Municipal Solid Waste

(MSW) adalah dengan menggunakannya sebagai bahan bakar pada

engine melalui proses gasifikasi. Namun ukuran biomassa sebagai

Feedstock proses gasifikasi juga berpengaruh semakin kecil dan

rapat jarak antar biomassa akan menghasilkan syngas yang baik .

Oleh karena itu pada penelitian kali ini digunakan Pellet sampah

sebagai biomassa gasifikasi. Untuk nilai kalor MSW mentah

adalah sekitar 1000 kcal/kg. Sementara itu nilai kalor pellet bahan

bakar adalah 4000 kcal/kg. Karena pelletisasi memperkaya

kandungan organik sampah melalui penghapusan bahan organik

dan kelembaban (Azeus.) serta dapat meningkatkan HHV (Higher

Heating Value) dan kadar air (moisture content) pada bahan baku

tersebut, (Nyakoma, 2016) [7].

Gasifikasi sangat tepat bila digunakan pada proses

pengolahan MSW menjadi energi. Hal utama yang menjadikannya

sangat menarik adalah karena gasifikasi dapat mengkonversikan

MSW ataupun bahan bakar bernilai rendah, menjadi bahan kimia

bernilai tinggi, (Basu, 2013) [8]. Selain itu bila dibandingkan

dengan penggunaan syngas pada pembangkit tenaga dengan siklus

Rankine, terdapat potensi efisiensi konversi yang lebih tinggi bila

syngas dipergunakan pada motor bakar torak ataupun turbin gas,

bahkan lebih baik lagi bila gasifikasi yang diintegrasikan dengan

siklus kombinasi (Arena, 2012). Sudarmanta (2015) telah

melakukan penelitian unjuk kerja mesin diesel dual fuel dengan

menggunakan bahan bakar biodiesel dan syngas, dari penelitian

tersebut diperoleh hasil bahwa penggunaan syngas dapat

mengurangi pemakaian bahan bakar diesel hingga 60%. Dari hal-

hal yang telah disebutkan diatas maka sangatlah beralasan untuk

3

memanfaatkan syngas sebagai bahan bakar motor pembakaran

dalam yang dapat menghasilkan daya kerja untuk kepentingan

lebih lanjut.

Dalam Proses gasifikasi, Pengaturan jumlah udara yang

masuk dalam reaktor menjadi salah satu kunci dari pengendalian

komposisi dan jumlah syngas (Reed dan Das, 1988). Bila reaktor

gasifikasi digunakan pada kondisi biomassa dengan karakteristik

yang berubah-ubah, maka dapat menimbulkan potensi perubahan

suhu pada proses gasifikasi sehingga komposisi syngas nya pun

berubah.

Pada penelitian ini Reaktor yang digunakan untuk proses

gasifikasi adalah reaktor tipe downdraft, karena dari kandungan tar

yang dihasilkan lebih rendah pada kisaran 0,015-3.0 g/Nm3,

konversi karbon yang tinggi, seperti terlihat pada (Molio.Antonio

dkk, 2015). [16]. Proses gasifikasi dengan menggunakan reaktor

gasifikasi memiliki beberapa parameter operasional. Suhu adalah

salah satu parameter operasional yang penting pada proses

gasifikasi karena jumlah dan komposisi dari gas yang diproduksi

sangat dipengaruhi oleh suhu demikian juga kandungan tar

didalam syngas. Untuk reaktor gasifikasi dengan tipe fixed bed

downdraft suhu proses gasifikasi berkisar 600o C hingga 800o C

(Reed dan Das, 1988). Sumber energi panas yang dibutuhkan pada

proses gasifikasi berasal dari oksidasi/pembakaran parsial (partial

combustion) pada biomassa setelah melalui proses pirolisis.

Pembakaran parsial ini terjadi karena jumlah oksigen yang

digunakan kurang dari jumlah oksigen yang diperlukan untuk

pembakaran sempurna, atau dalam kata lain pembakaran parsial ini

adalah pembakaran yang tidak sempurna. Pada pembakaran

parsial ini jumlah oksigen sangat berpengaruh pada temperatur,

semakin besar jumlah oksigen maka temperatur akan semakin

meningkat. Oleh karena itu pada reaktor gasifikasi untuk mengatur

suhu proses gasifikasi salah satu langkahnya adalah dengan cara

mengatur jumlah udara yang masuk dalam reaktor. Gasifikasi

adalah suatu proses perubahan bahan bakar padat secara

termokimia menjadi gas, di mana udara yang diperlukan lebih

4

rendah dari udara yang digunakan untuk proses pembakaran,

Suyitno[5]. Gas tersebut atau biasa disebut syngas mempunyai sifat

mudah terbakar yang kemudian dapat digunakan sebagai bahan

bakar pada motor pembakaran. Contoh penelitian syngas hasil

biomassa dari serbuk kayu yang dilakukan oleh

Kahardiyansyah[6]dengan sistem batch menunjukkan bahwa gas

hasil gasifikasi mengandung unsur CH4=1,81 % weight, H2 =

5,34% weight, O2 = 12,79% weight, N2= 49,26 % weight,

CO2=11,23 % weight, CO=19,57 % weight. Lower heating value

(LHV) serbuk kayu sebesar 9262,96 KJ/kg.

Parameter performansi lain pada proses gasifikasi adalah

efisiensi gas dingin (cold gas efficiency), laju produksi gas (SGR),

LHV syngas, dan kandungan tar. Dalam proses gasifikasi, salah

satu parameter yang mempengaruhi yaitu Air Fuel Rattio (AFR) .

Dari penelitian Sudarmanta[3], dengan umpan tongkol jagung dan

melakukan varisi terhadap AFR (air fuel ratio) menunjukan bahwa

proses pembakaran dengan rasio perbandingan udara dan bahan

bakar yang paling optimal adalah 1,05. Dari penelitian tersebut

juga didapatkan hasil syngas dengan komposisi H2 = 13,29 %, CO2

= 8,33%, CO = 10,52%, CH4 = 1,4%, dan C2H6 = 0,08% dengan

nilai kalor bawah sebesar 2642,88 kJ/kg. Sedangkan dari penelitian

sebelumnya oleh Ardianto[4], batas bawah dan atas AFR (air fuel

ratio) yang digunakan berada dalam range 0,70 – 1,24. Berdasarkan

uraian tersebut diketahui bahwa pasokan udara sangat dominan

mempengaruhi kinerja dari proses gasifikasi, sehingga pada

penelitian ini kami ingin mengetahui pengaruh perubahan pasokan

udara terhadap performansi gasifikasi sistem kontinyu yang

ditunjukan dengan Distribusi temperatur gasifikasi pada tiap tiap

zona, Komposisi syngas, Nilai Kalor Bawah (LHV), serta efisiensi

Gasifikasi dengan pengumpanan biomasa yang tetap yaitu pellet

MSW.

1.2 Rumusan Masalah

Dalam penelitian ini, Permasalahan dirumuskan sebagai

berikut:

5

Bagaiamana Pengaruh perubahan pasokan udara yang

diindikasikan sebagai Air Fuel Ratio (AFR) terhadap pellet MSW

yang di lakukan secara kontinyu (cara memasukan biomasa ke

reaktor) pada Gasifier tipe Downdraft yang dapat ditunjukan

dengan parameter performansi gasifikasi antara lain:Distribusi

tempertaur tiap tiap zona gasifikasi (drying, Pyrolysis, Oksidasi

Partial Oxidation, Reduction), Komposisi dan properti fisik

biomasa , serta Parameter Unjuk Kerja reaktor gasifikasi yang

meliputi : Komposisi Syngas, Nilai Kalor Syngas, efisiensi

gasifikasi (Cold gas efficiency)

1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah pada penilitian ini adalah sebagai berikut:

1. Penelitian dan Pembahasan Tugas Akhir ini akan dilakukan

secara eksperimental dengan menggunakan reaktor

gasifikasi tipe downdraft yang ada pada laboratorium

Jurusan Teknik Mesin ITS, Surabaya

2. Bahan baku (feedstock) yang digunakan adalah MSW

berbentuk pelet yang dikondisikan memiliki komposisi

60% bahan organik dan 40% bahan anorganik

3. Pada Penelitian ini tidak dibahas mengenai perpindahan

panas secara radiasi dikarenakan kondisi reaktor

dikondisikan terisolasi.

1.4 Tujuan Pernelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Untuk mendapatkan nilai pasokan udara terbaik terhadap

unjuk kerja gasifikasi dengan pengumpanan MSW

berbentuk pelet yang tetap sistem kontinyu.

2. Untuk mendapatkan besaran suhu pada zona-zona

gasifikasi yang terdiri dari zona drying, Pyrolisis, Oksidasi

Parsial dan reduksi.

3. Pada Penelitian ini tidak dibahas mengenai perpindahan

panas secara radiasi dikarenakan kondisi reaktor

dikondisikan terisolasi.

6

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penilitian ini adalah sebagai berikut :

1. Sebagai sumber energi alternatif pengganti bahan bakar fosil

yang semakin langka.

2. Membantu menyelesaikan permasalahan sampah perkotaan

(MSW) yag semakin sulit diatasi.

3. Hasil penelitian dapat dipergunakan untuk penelitian

lanjutan dalam pengembangan gasifikasi dari pellet MSW

sebagai pengganti bahan bakar konvensional.

4. Mampu mengembangkan pemikiran dalam penemuan-

penemuan teknologi bahan bakar yang dapat diperbaharui

untuk meningkatkan taraf hidup asyarakat.

7

Halaman ini sengaja dikosongkan

8

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Teori Pendukung

2.1.1. Biomassa

Biomassa secara umum adalah bahan organik yang berasal

dari tumbuh tumbuhan baik secara langsung maupun tidak langsung

dan dimanfaatkan sebagai energi atau bahan dalam jumlah besar

(Yokayama, 2008). “Secara tidak langsung” mengacu pada produk

yang diperoleh melalui peternakan dan industri makanan. Sebagai

sebuah sumber daya yang terbarukan, biomassa secara kontinyu

terbentuk melalui interaksi antara materi yang terkandung pada

udara, air, tanah, dengan cahaya matahari dalam proses fotosintesis

yang terjadi pada tumbuh-tumbuhan. Pada umumnya biomassa

terdiri dari unsur karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O) dan nitrogen

(N).

Sumber-sumber umum dari biomassa berdasarkan yang telah

ditulis oleh Basu (2013) adalah sebagai berikut :

a. Pertanian dan Peternakan : biji-bijian , ampas tebu, tongkol

jagung, jerami, kulit buah/biji, kotoran ternak

b. Hutan : batang kayu, serbuk kayu sisa pengergajian.

c. Masyarakat : sampah rumahtangga, potongan tanaman

rumah

d. Tanaman energi : kayu sengon, sawit, kelapa, kedelai

e. Biologis : kotoran hewan, tanaman air, sampah biologis

Selain itu biomassa juga dapat dibagi menjadi dua kelompok yaitu :

a. Biomassa murni, seperti contohnya : kayu, tanaman, daun,

hasil pertanian, dan sayuran.

b. Biomassa sampah, baik dalam bentuk padat ataupun cair,

seperti contohnya : sampah rumah tangga, lumpur selokan,

kotoran hewan atau manusia, gas dari TPA, dan sampah

pertanian

9

2.1.2. Karakteristik Biomassa

Biomassa terdiri dari campuran bahan organik yang kompleks,

kandungan air, dan sejumlah kecil bahan inorganik yang bisa disebut

sebagai abu. Campuran organik terdiri dari empat elemen utama :

karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), dan nitrogen (N). Biomassa

(semisal sampah perkotaan dan kotoran hewan) kemungkinan juga

mengandung sejumlah kecil klorin (Cl) dan sulfur (S).

Desain termal dari sebuah sistem yang mempergunakan

biomassa, baik sebuah reaktor gasifikasi ataupun pembakar sangat

tergantung pada komposisi elemental biomassanya. Dalam konteks

konversi termal seperti pembakaran, dua analisa komposisi dari

biomassa berikut ini biasanya digunakan :

a. Analisa ultimate atau analisa elemental.

b. Analisa proximate.

2.1.2.1 Analisa Ultimate dan Proximte

Kandungan yang dimiliki biomassa mempengaruhi proses

gasifikasi yang akan dilalui, dan dari kandungan inilah struktur

biomassa tersusun. Untuk mengetahui karakter dan komposisi dari

biomassa digunakan metode pemeriksaan secara analitis (proximate

analyze) dan pemeriksaan secara kimia (ultimate analyze). Analisa

proximate mengidentifikasi kandungan air. (moisture), volatile

matter (ketika dipanaskan sampai 950ºC), fixed carbon, dan abu

yang dimiliki oleh biomassa, sedangkan analisa ultimate

menyatakan komposisi dari karbon, hidrogen, nitrogen, belerang,

dan oksigen.

10

Gambar 2.1 Analisa Ultimate dan Proximate

Gambar 2.1 menjelaskan komponen yang terkandung dalam

biomassa dalam analisa secara ultimate dan proximate. Untuk

mendapatkan unsur yang diperlukan yaitu C, S, N, O, H maka

kandungan moisture dari biomassa harus dikeluarkan terlebih

dahulu, moisture yang keluar akan membentuk molekul H2O. Proses

devolatilisasi atau pengeluaran volatil dari biomassa menghasilkan

unsur-unsur C, H, O dan bersama fixed carbon dari biomassa

bereaksi bersama udara media gasifikasi membentuk synthetic-gas,

sedangkan ash akan terbentuk sebagai sisa hasil proses.

Dibandingkan dengan batubara, biomassa mempunyai kadar volatile

yang lebih tinggi (sekitar 60-80%) dan kadar karbon tetap yang lebih

rendah serta kadar abu yang juga lebih rendah (Suyitno, 2007) [5],

sehingga dapat dikatakan biomassa lebih reaktif dibanding batubara.

Pada pembakaran maupun gasifikasi, abu dari biomassa juga lebih

aman karena banyak mengandung mineral seperti fosfat dan

potassium. Pada temperatur operasi tidak lebih. dari 950 ºC atau

1000 ºC, abu dari biomassa tidak menimbulkan terak.

2.1.3 Densitas Biomassa

Densitas juga merupakan salah satu parameter yang penting

pada biomassa. Dari beberapa macam densitas yang ada (true

density, apparent density dan bulk density) maka yang sering

11

digunakan untuk menilai karakter dari biomassa adalah bulk density

yang merupakan massa sekumpulan biomassa dibagi volume ruang

yang digunakan. Untuk menentukan bulk density dari biomassa

berdasarkan standar pengukuran ASTM E-873-06 dapat dilakukan

dengan mengisikan biomassa dalam kotak berukuran terstandar (305

mm x 305 mm x 305 mm) dengan cara dikucurkan dari ketinggian

610 mm. Kemudian kotak tersebut dijatuhkan dari ketinggian

150mm sebanyak 3 kali untuk pemadatan, kemudian ditambahkan

lagi biomassa hingga penuh. Massa akhir dari biomassa dibagi

dengan volume kotak merupakan bulk density dari biomassa.

2.1.4 Nilai Kalor Biomassa

Merupakan salah satu properti yang penting pada proses

konversi energi dari biomassa. Dibandingkan dengan bahan bakar

fosil, nilai kalor biomassa sangat rendah, terutama bila dihitung

berdasarkan volumenya, karena densitas dari biomassa sangat

rendah dan tingginya kandungan oksigen dalam biomassa. Nilai

kalor merupakan suatu angka yang menyatakan jumlah energi panas

(kalor) yang dilepaskan bahan bakar pada waktu terjadinya oksidasi

unsur-unsur kimia yang ada pada bahan bakar tersebut. Nilai kalor

berhubungan langsung dengan kadar C dan H yang dikandung oleh

bahan bakar padat. Semakin besar kadar keduanya, semakin besar

pula nilai kalor yang dikandung. Ditinjau dari nilai kalor bahan

bakar dibedakan atas :

a. Nilai Kalor Atas atau High Heating Value (HHV)

nilai kalor yang diperoleh dari pembakaran 1 kg bahan

bakar dengan memperhitungkan panas kondensasi uap (air

yang dihasilkan dari pembakaran berada dalam wujud cair)

atau energi yang dihasilkan oleh sejumlah massa atau

volume biomassa yang dibakar (Basu, 2013). Energi yang

dihasilkan termasuk juga energi yang digunakan sebagai

panas laten penguapan kandungan air. Reed dan Das (1988,

hal 13) menuliskan dalam tabel, beberapa Nilai Kalor Panas

dari biomassa, dapat dilihat salah satunya adalah sampah

12

padat perkotaan (MSW) yang memiliki Nilai Kalor Panas

19,83 kJ/g.

b. Nilai Kalor Bawah atau Low Heating Value (LHV)

nilai kalor yang diperoleh dari pembakaran 1 kg bahan

bakar dengan memperhitungkan panas kondensasi uap (air

yang dihasilkan dari pembakaran berada dalam wujud gas

atau uap) atau besarnya energi yang dikeluarkan saat

pembakaran sempurna biomassa tanpa mengikutsertakan

besarnya energi yang digunakan untuk menguapkan

kandungan air.

Harga nilai kalor baik HHV dan LHV dapat diperoleh

dengan cara berikut :

1. Mengambil harga nilai kalor dari literatur yang ada.

2. Menghitung nilai kalor bahan bakar dengan

menggunakan rumus Dulong dan Petit. Rumus

dulong dan Petit menurut (2) yaitu :

➢ Nilai Kalor Atas : 349,1C + 1178,3H +100,5S

-103,4O -15,1N - 21,1 ASH kJ/Kg

(2.1)

Dimana C, H, S, O, N, dan ASH adalah

persentase berat dari karbon, hidrogen, sulfur,

oksigen, nitrogen, dan abu yang diperoleh dari

analisa ultimate dalam kondisi dry basis.

Persamaan empiris diatas dapat digunakan bila

: 0% <C<92% ; 0,43% <H<25% ;0%

<O<50% ; 0% <N<5,6% : 0% <abu<71% ;

4745 kJ/kg <HHV<55,345kJ/kg

➢ Hubungan antara Nilai Kalor Atas dan Nilai Kalor

Bawah adalah sebagai berikut :

Nilai Kalor Bawah = Nilai Kalor Atas -

hfg(9H/100 – M/100) (2.2)

Dimana H dan M adalah persentase dari hidrogen

dan kelembaban dari biomassa pada kondisi as

receive. dan hfg adalah panas laten dari uap air

dengan satuan yang sama dengan Nilai Kalor Atas.

13

Panas laten dari penguapan air bila menggunakan

referensi suhu penguapan 1000C adalah 2260

kJ/kg.

2.2. Pellet Municipal Solid Waste

MSW (Municipal Solid Waste) merupakan sampah padat yang

terdiri dari barang-barang sehari-hari yang dibuang oleh masyarakat

perkotaan. Komposisi utama MSW adalah bahan organik (sisa-sisa

makanan, daun-daun kering, kertas, dll) dan anorganik (sampah

plastik yang sebagian besar berupa plastik Polypropylene) (indarto).

Jumlah MSW dipengaruhi oleh proses urbanisasi (Shweta dan

Somnath 2015). Setiap jenis sampah memiliki fraksi massa dan

volume yang berbeda-beda seperti pada tabel berikut :

Tabel 2.1 Komposisi MSW

Dari Tabel 2.1 di atas dapat diamati prosentase kandungan unsur-

unsur yang terdapat dalam biomassa secara fisik maupun kimiawi.

Kandungan karbon dan oksigen menunjukan jumlah yang cukup

dominan, unsur-unsur ini menjadi komponen utama dalam reaksi

pembentukan syn-gas. Kandungan C dan H yang cukup tinggi

mampu menghasilkan nilai kalor gas yang cukup potensial untuk

dimanfaatkan. Kandungan moisture briket MSW yang relatif rendah

tidak membutuhkan energi yang terlalu besar untuk

menghilangkannya. Kadar air yang dikandung akan dikeluarkan dari

biomassa dengan pemanasan. Bila kandungan moisture terlalu tinggi

14

maka dibutuhkan energi aktivasi pengeringan yang tinggi.

Kandungan moisture yang teruapkan mampu memperbesar produksi

H2 (flammable component), namun untuk menjaga proses produksi

H2 dibutuhkan energi yang cukup besar dari proses eksoterm,

dimana dalam proses eksoterm menghasilkan CO2 yang bersifat

tidak bisa terbakar. Energi hasil proses eksoterm yang terambil pada

produksi H2 dari moisture justru mengurangi energi yang diperlukan

pada proses produksi H2 dan CO yang flammable dari reaksi

endoterm, sehingga hal itu cukup merugikan. Nilai kalor yang

dimiliki briket MSW cukup tinggi membuat proses gasifikasi

mampu tercapai dengan mudah.

MSW yang akan digunakan sebagai bahan baku untuk proses

gasifikasi biasanya dirubah terlebih dahulu menjadi bentuk pelet.

Hal ini didasarkan untuk meningkatkan nilai kalor terendah (LHV)

dari MSW tersebut. Gambar 2.1 merupakan salah satu contoh

bentuk pellet MSW.

Gambar 2.2 Pellet MSW

2.3. Gasifikasi

2.3.1. Definisi

Gasifikasi adalah suatu teknologi proses konversi biomassa

yang mengandung karbon (baik padat maupun cair) menjadi gas

yang memiliki nilai bakar dengan cara oksidasi parsial pada

temperatur tinggi. Gas yang dimaksud adalah gas-gas yang keluar

dari proses gasifikasi dan umumnya berbentuk CO, CO2, N2, O2, H2,

dan CH4. Gasifikasi dengan bahan baku biomassa padat ini terjadi

pada kondisi yang terisolasi dari udara sekitar (oksigen terbatas),

berada pada tekanan yang relatif terhadap tekanan ambient. Gas

15

produk dari gasifikasi ini dinamakan Syngas atau Synthetic Gas.

Nilai kalori dari gas hasil proses ini berkisar antara 1000 – 1200

kcal.Nm3 (Husein, 2005)[10].

2.3.2. Media Gasifikasi

Media gasifikasi akan bereaksi dengan karbon padat dan zat

hidrokarbon yang lebih berat untuk mengkonversinya menjadi gas

dengan massa molekul yang ringan seperti CO dan H2. Media utama

yang digunakan pada proses gasifikasi adalah sebagai berikut :

• Oksigen

• Uap air

• Udara

Oksigen merupakan media gasifikasi yang paling dikenal,

kegunaan utamanya adalah untuk pembakaran sebagian pada reaktor

gasifikasi. Oksigen dapat disuplai dalam reaktor gasifikasi baik

dalam bentuk murni ataupun dalam bentuk udara. Nilai kalor dan

komposisi dari gas yang dihasilkan dari reaktor gasifikasi

merupakan fungsi kuat dari kondisi dan jumlah dari media

gasifikasi. Bila media gasifikasi memiliki kandungan oksigen yang

rendah maka CO akan terbentuk dan bila kandungan oksigen tinggi

maka akan terbentuk CO2. Bila jumlah oksigen melebihi jumlah

oksigen tertentu (kondisi stoikiometris) maka proses akan berubah

menjadi proses pembakaran yang akan menghasilkan flue gas.

Selain itu jumlah oksigen yang tinggi juga mengurangi jumlah

kandungan hidrogen yang dihasilkan dan memperbanyak campuran

yang berbasis karbon dalam gas yang dihasilkan. Bila uap air

digunakan sebagai media gasifikasi maka kandungan hidrogen

dalam gas yang dihasilkan akan meningkat sehingga perbandingan

antara hidrogen dan karbon (H/C) dalam gas akan meningkat.

Pemilihan media gasifikasi juga mempengaruhi nilai kalor dari gas

yang dihasilkan. Sebagai contoh, bila udara yang digunakan sebagai

media gasifikasi maka nitrogen dalam udara akan mempengaruhi

gas yang dihasilkan dan mengurangi nilai kalornya. Udara sebagai

media gasifikasi menghasilkan gas dengan nilai kalor terendah

16

(sekitar 4-7 MJ/Nm3) dibandingkan dengan media gasifikasi uap dan

oksigen, seperti yang ditabelkan oleh Basu (2013, hal 119).

Tabel 2.2 Nilai Heating value gasifyng agent

2.3.3. Proses Gasifikasi

Reaksi utama gasifikasi adalah endotermik dan energi yang

diperlukan untuk terjadinya proses tersebut, umumnya, didapat dari

proses oksidasi yang merupakan bagian dari biomassa, melalui fase

allothermal atau autothermal. Dalam proses auto-termal, Gasifier

dipanaskan secara internal melalui pembakaran parsial, sementara

dalam proses allo-termal energi yang dibutuhkan untuk gasifikasi

disuplai secara eksternal. Mengingat sistem auto-termal, gasifikasi

dapat dilihat sebagai urutan dari beberapa tahapan. Langkah-

langkah utama dari proses gasifikasi adalah:

(1) Oksidasi (tahap eksotermis).

(2) Pengeringan (tahap endotermik).

(3) Pirolisis (tahap endotermik).

(4) Reduksi (tahap endotermik).

Langkah tambahan, yang terdiri dari dekomposisi tar, dapat juga

termasuk dalam rangka untuk menjelaskan pembentukan

hidrokarbon ringan karena dekomposisi molekul tar besar. Pada

gambar 2.3 diperlihatkan sebuah representasi skematis dari proses

gasifikasi:

17

Gambar 2.3 Tahapan dalam Proses Gasifikasi

a. Oksidasi

Terjadi pada suhu > 900 ºC Oksidasi dilakukan dalam kondisi

kekurangan oksigen sehubungan dengan rasio stoikiometri untuk

mengoksidasi hanya sebagian dari bahan bakar. dengan

memanfaatkan supply O2 terbatas pada reaktor dan melepas

sejumlah panas. Panas ini digunakan untuk memecah Hidrokarbon

hasil pirolisis serta untuk mengatasi kebutuhan panas proses

reduksi. Reaksi yang berlangsung selama fase oksidasi adalah

sebagai berikut:

C + O2 → CO2 ΔH= -394kJ/mol Char combustion (1)

C + 1/2O2 → CO ΔH= -111kJ/mol Partial oxidation (2)

H2+ 1/2O2 → H2O ΔH= -242kJ/mol Hydrogen combustion (3)

Produk utama berupa energi panas yang sngat diperlukan untuk

seluruh proses, sedangkan produk pembakaran merupakan

campuran gas CO, CO2 , dan H2O. Dalam campuran ini nitrogen

dapat hadir jika oksidasi biomassa dilakukan dengan udara. Dari

reaksi tersebut terdapat ΔH yang merupakan Delta atau perbedaan

harga Entalpi dari tiap proses. ΔH dirumuskan dengan Hproduk –

18

Hreaktan , missal pada reaksi Partial okxidation Hproduk diperoleh

dari CO (Carbon Monoksida) dan Hreaktan diperoleh dari C dan O2

dan mengalami proses eksotermal (menghasilkan panas sebesar

111 kj/mol)

b. Drying / Pengeringan

Proses Drying terletak antara range suhu 100 – 300 °C yang

bersifat endoterm (menyerap panas).Pengeringan terdiri atas

penguapan uap air yang terkandung dalam bahan baku. Jumlah

panas yang dibutuhkan dalam tahap ini sebanding dengan kadar

kelembabannya. Pengeringan dapat dianggap lengkap ketika suhu

biomassa 150 °C dicapai (Hamelinck et all). Proses pengeringan

ini sangat penting dilakukan agar pengapian pada burner dapat

terjadi lebih cepat dan lebih stabil. Pada reaksi ini, bahan bakar

yang mengandung air akan dihilangkan dengan cara diuapkan dan

dibutuhkan energi sekitar 2260 kJ untuk melakukan proses

tersebut sehingga cukup menyita waktu operasi. (Moist Feedstock

+ Heat >> Dry Feedstock + H2O)

c. Pirolisis

Merupakan fase dekomposisi termokimia dari bahan matriks

karbon; khususnya, cracking ikatan kimia berlangsung dengan

pembentukan molekul dengan berat molekul rendah.. Fraksi padat,

yang bisa berkisar dari 5-10% berat untuk gasifikasi fluidized bed.

fraksi ini termasuk bahan lembam yang terkandung dalam

biomassa dalam bentuk abu dan sebagian kecil kandungan karbon

yang tinggi, yang disebut "char". Fraksi cairan, biasanya disebut

"tar".

Reaksi pirolisis berlangsung dengan suhu di kisaran 300-

900 °C. ternasuk dalam kondisi endotermik, seperti pada langkah

pengeringan, panas yang dibutuhkan berasal dari tahap proses

oksidasi. Skematik proses pirolisis dapat dilihat pada keseluruhan

reaksi berikut: Dry Feedstock + Heat → Char + Volatiles

Fuel (biomassa)→ H2+ CO + CO2+ CH4+ H2O+ Tar + Char(arang)

d. Reduksi

19

Proses Reduksi terjadi pada kisaran suhu 400-900 °C Langkah

reduksi melibatkan semua produk dari tahap sebelumnya dari

pirolisis dan oksidasi; campuran gas dan arang bereaksi satu sama

lain sehingga pembentukan akhir berupa syngas. Reaksi utama

yang terjadi pada langkah reduksi adalah:

C + CO2 ↔ 2CO ΔH = 172kJ/mol Boudouard reaction (5)

C + H2O ↔ CO + H2 ΔH = 131kJ/mol Reforming of the char or

Water Gas Reaction (6)

Reaksi (5 dan 6) adalah endotermik, sementara reaksi (7

dan 8) adalah eksotermik; Namun, kontribusi kedua Boudouard

Reaction (5) dan reformasi arang (6) membuat langkah reduksi

endotermik , dan kemudian seluruh langkah membutuhkan energi

dari reaksi oksidasi. Reaksi (5-8) adalah reaksi kesetimbangan

kimia seperti yang didefinisikan oleh hukum kesetimbangan

termodinamika. Secara umum, dapat dinyatakan bahwa Reaksi

endotermik (5 dan 6) lebih diunggulkan (kondisi keseimbangan

bergeser ke arah pembentukan produk) saat suhu meningkat,

sementara Reaksi (7 dan 8) diunggulkan pada suhu rendah. Suhu

di mana langkah reduksi dilakukan memiliki peranan penting

dalam menentukan komposisi syngas, dan karena itu

karakteristiknya (heating value yang lebih rendah, kehadiran tar).

suhu tinggi meningkatkan oksidasi char (mengurangi residu padat

pada prosesnya) dan mengurangi pembentukan tar. Di sisi lain hal

tersebut meningkatkan risiko abu yang melekat dan mengurangi

kandungan energi dari syngas.

Suhu reduksi adalah parameter kunci dari proses

keseluruhan, menentukan karakteristik residu padat dan dari

syngas itu. Efek ini dirangkum dalam Gambar. 2.4

20

Gambar 2.4 Pengaruh proses suhu pada karakteristik syngas

Pengaruh suhu pada proses gasifikasi seluruhnya telah

menyebabkan pengembangan beberapa solusi teknologi, masing-

masing ditandai dengan komposisi syngas yang berbeda dan

jumlah residu padat yang berbeda. Kisaran suhu khusus untuk

proses gasifikasi telah dikembangkan pada skala penuh adalah

800-1100 °C, sedangkan pada proses gasifikasi yang

menggunakan oksigen, suhu proses berada di kisaran 500-1600 °C

2.3.4. Produk Gasifikasi Biomassa

Produksi akhir gasifikasi biomassa untuk fase padat dan gas/uap

akan sangat berbeda. Fase padat berupa abu yang terdiri dari bahan

lembam yang muncul dalam bahan baku dan tidak bereaksi dengan

arang. Arang yang terdapat di abu memiliki persentase yang sangat

rendah dari total jumlah abu. Secara umum beratnya lebih rendah

dari 1% perubahan matrik pada karbon didalam gas menjadi objek

pada keseluruhan proses .

a. Gas Mampu Bakar (Syngas)

Gas mampu bakar atau yang lebih dikenal Gas Sintetik

(Syngas) merupakan campuran Hidrogen dan Karbon

Monoksida. Kata sintetik gas diartikan sebagai pengganti

gas alam yang dalam hal ini terbuat dari gas metana. Syngas

merupakan bahan baku yang penting untuk industri kimia

dan industri pembangkit daya. Nilai LHV bahan bakar dan

LHV Syngas dapat ditentukan dari komposisi yang

terkandung dalam satuan unit massa bahan bakar dan satuan

unit volume Syngas.

syngas (produk gas) yang dibagi lagi menjadi fase gas dan

fase kondensasi. Fase gas adalah campuran gas yang berisi

gas yang tidak terkondensasi pada suhu ruangan, CO, H2,

CO2, hidrokarbon ringan, CH4 dan beberapa C2-C3. .Jika

21

udara digunakan dalam proses oksidasi pada gasifikasi,

maka kandungan nitrogen (N2) akan muncul pada fase gas

tersebut. Komponen kecil seperti NH3 dan gas asam

anorganik (H2S dan HCl dan beberapa senyawa kecil gas

[182-184] (RIF)) juga muncul pada fase gas. Jumlah

komponen minor tergantung pada komposisi biomassa.

Jumlah syngas dapat berkisar di 1-3 Nm3/ kg dalam kondisi

kering, dengan LHV lebih dari 4-15 MJ / Nm3. Nilai-nilai

ini sangat dipengaruhi oleh teknologi gasifikasi yang dipilih

serta variabel operasi gasifikasi . Pertimbangan tertentu

diperlukan untuk fase terkondensasi, tar, karena terbuat dari

beberapa senyawa organik yang sangat kental, dapat

dianggap sebagai minyak bituminous. Standarisasi

European board [21] mendefenisikan tar sebagai: "semua

senyawa organik yang terdapat dalam syngas kecuali gas

hidrokarbon dari C1 sampai C6”.

2.4 Komponen Gasifikasi

2.4.1 Reaktor

Reaktor yang digunakan pada skala industri untuk mengubah

biomassa menjadi gas biasanya disebut Gasifier, pada dasarnya

gafier berbeda fungsi salah satunya untuk:

(1) Cara menghubungkan antara suplai bahan baku dan agen

gasifikasi

(2) Cara dan laju perpindahan panas

(3) Waktu yang dibutuhkan untuk memasukkan bahan ke dalam

zona reaksi

Solusi teknologi yang berbeda dapat diimplementasikan untuk

mendapatkan konfigurasi pembangkit yang berbeda;

khususnya, modus kontak biomassa dengan agen gasifikasi

mungkin berlawanan arah, atau searah, atau berlawanan

aliran, dan panas dapat ditransfer dari luar atau langsung dari

dalam reaktor menggunakan agen pembakaran; waktu yang

dibutuhkan dalam jam (Gasifier diam, Rotary kiln) atau dalam

22

menit (Gasifier fluidized bed). Reaktor yang digunakan dalam

proses gasifikasi biomassa adalah:

1. Fixed Bed Reaktor

solusi teknologi utama berdasarkan reaktor fixed-bed adalah

reaktor updraft dan reaktor downdraft (Gambar 2.8 a dan b).

Pada reaktor updraft biomassa padat bergerak ke bawah

sehubungan dengan agen gasifikasi dan kemudian syngas

yang dihasilkan bergerak ke atas (berlawanan).

Reaktor tipe downdraft hampir sama dengan tipe updraft

hanya saja letak zona oksidasi dan zona reduksi yang berbeda.

Bahan bakar dalam reaktor dimasukkan dari atas dan udara

dari blower dihembuskan dari samping menuju ke zona

oksidasi sedangkan produk berupa syngas hasil pembakaran,

keluar melalui burner yang terletak dibawah ruangan bahan

bakar sehingga saat volume gas makin meningkat maka

syngas mencari jalan keluar melaui daerah dengan tekanan

yang lebih rendah. Sistem tersebut memiliki maksud agar

syngas yang terbentuk akan tersaring kembali oleh bahan

bakar dan melalui zona pirolisis sehingga kandungan tar dapat

dikurangi. Produk pirolisis yang dihasilkan melewati zona

oksidasi pada suhu tinggi. Untuk mengurangi penyumbatan

gas di dalam reaktor, maka digunakan blower hisap untuk

menarik syngas dan mengalirkan ke arah burner. Kelebihan

reaktor ini mengandung sedikit tar dibandingkan tipe updraft.

Kekurangannya yaitu tidak bisa digunakan untuk limbah

biomassa dengan densitas rendah (Gumanti Humala, A,

2012).

23

Gambar 2.5. reaktor Fixed Bed: (a) updraft, (b) downdraft

• Reaktor Downdraft

Pada gasifikasi downdraft, arah aliran udara dan bahan

baku sama-sama ke bawah. Gasifikasi jenis ini

menghasilkan tar yang lebih rendah dibandingkan jenis

updraft. Hal ini karena tar hasil pirolisis terbawa bersama

gas dan kemudian masuk ke daerah gasifikasi dan

pembakaran yang temperaturnya tinggi. Pada daerah

gasifikasi dan pembakaran inilah, tar kemudian akan

terurai. Hasil gas-gas dari gasifikasi sistem downdraft ini

setelah disaring dan didinginkan dapat langsung

dimasukkan ke dalam mesin pembakaran dalam.

Gambar 2.6 ReaktorDowndraft (Satake, 2006)[10

Gasifikasi jenis ini mempunyai beberapa kelebihan, yaitu :

1. Cocok untuk kapasitas sampai 15 MWh.

2. Umumnya spesifik untuk kualitas bahan bakar biomassa

tertentu,memerlukan kadar air yang rendah, dan kadar abu yang

rendah pula. Gas yang dihasilkan lebih panas dibandingkan pada

sistem updraft dan hanya membutuhkan teknik pembersihan gas

yang lebih sederhana.

3. Sangat cocok untuk diaplikasikan pada engine karena gas yang

dihasilkan rendah tar.

4. Proses sederhana dan lebih murah.

24

5. Kandungan tar yang dihasilkan cukup rendah karena hingga

99,9% dari tar yang terbentuk dikonsumsi, hanya membutuhkan

pembersihan tar yang minimum.

Sedangkan kekurangan dari gasifikasi downdraft adalah:

1. Membutuhkan masukan bahan baku dengan kandungan moisture

yang sangat rendah.

2. Syngas hasil gasifikasi keluar reaktor pada temperatur yang

sangat tinggi, sehingga membutuhkan sistem secondary heat

recovery (pendinginan lanjutan) 3. 4-7% karbon yang tersisa

tidak bisa diproses atau diubah ke bentuk lain.

2.5 Faktor yang Mempengaruhi Hasil Proses Gasifikasi

Kualitas Sygas dari proses gasifikasi ditentukan oleh kondisi

dari biomass yang digunakan sebagai bahan baku serta bagaimana

desain reaktor yang dilakukan. Proses gasifikasi bukanlah

sematamata proses pengkonversian biomassa cair atau padat

menjadi combustible gas, banyak variabel di dalamnya yang

menjadi parameter penentu kinerja reaktor, tahapan proses dan

temperatur dalam reaktor atau bahkan kondisi dan komposisi gas

yang dihasilkan. Beberapa parameter tersebut akan dibahas pada

subbab berikut ini antara lain propertis biomassa, dan rasio bahan

bakar dengan udara yang digunakan.

2.5.1 Properties Biomassa

Sesuai dengan penelitian Rajvanshi (2006)[11], sifat-sifat yang

dimiliki biomassa baik secara fisik maupun kimia mampu

mepengaruhi baik dari segi energi yang dihasilkan maupun heat

loss-nya. Sifat tersebut antara lain :

• Kandungan Moisture

Untuk proses gasifikasi biomassa, umumnya dipilih biomassa

yang memiliki kandungan moisture yang rendah. Karena

kandungan moisture yang tinggi akan menyebabkan heat loss

yang berlebihan dan beban pendinginan semakin tinggi karena

pressure drop yang terjadi juga meningkat. Idealnya kandungan

25

moisture yang sesuai untuk bahan baku gasifikasi tidak lebih

dari 20 %.

• Kandungan TAR

Tar merupakan salah satu kandungan yang paling merugikan

dan harus dihindari. Tar adalah cairan hitam kental yang

terbentuk dari destilasi destruktif pada material organik. Tar

yang terbentuk dari batubara atau minyak bumi diperkirakan

bersifat racun karena kandungan benzena di dalamnya. Apabila

hasil gas yang mengandung tar relatif tinggi dipakai pada

kendaraan bermotor, dapat menimbulkan deposit pada

karburator dan intake valve sehingga menyebabkan gangguan.

Desain gasifier yang baik setidaknya menghasilkan tar tidak

lebih dari 1 g/m³.

• Ash dan Slagging

Ash adalah kandungan mineral yang terdapat pada bahan baku

yang tetap berupa oksida setelah proses pembakaran.

Sedangkan slag adalah kumpulan ash yang lebih tebal.

Pengaruh adanya ash dan slag pada gasifier mengurangi respon

pereaksian bahan baku pada titik tertentu sehingga

menimbulkan penyumbatan pada gasifier. Semakin tinggi

kandungan ash yang dimiliki maka partikel pengotor dari

syngas juga semakin banyak sehingga dibutuhkan pembersihan

gas yang lebih baik lagi.

• Dust

Semua bahan baku gasifikasi menghasilkan dust (debu).

Adanya dust ini sangat mengganggu karena berpotensi

menyumbat saluran sehingga membutuhkan maintenance

lebih. Desain gasifier yang baik setidaknya menghasilkan

kandungan dust yang tidak lebih dari 2 – 6 g/m³.

• Energi

Semakin tinggi kandungan energi yang dimiliki biomass maka

syngas hasil gasifikasi biomass tersebut semakin tinggi karena

energi yang dapat dikonversi juga semakin tinggi.

26

2.5.2 Udara Pembakaran

Reaksi kimia terjadi ketika ikatan-ikatan molekul dari reactan

berpisah, kemudian atom-atom dan elektron menyusun kembali

membentuk unsur-unsur pokok yang berlainan yang disebut hasil

(produk). Oksidasi yang terjadi secara kontinyu pada bahan bakar

menghasilkan pelepasan energi sebagai hasil dari pembakaran.

Pembakaran dapat dikatakan sempurna (stoichiometric) apabila

semua karbon (C) yang terkandung dalam bahan bakar diubah

menjadi karbondioksida (CO2) dan semua hidrogen diubah menjadi

air (H2O) (IrvanNurtian, 2007). Jika salah satu tidak terpenuhi, maka

pembakaran tidak sempurna. Syarat terjadinya pembakaran adalah

adanya oksigen (O2). Dalam aplikasi pembakaran yang banyak

terjadi, udara menyediakan oksigen yang dibutuhkan. Dua

parameter yang sering digunakan untuk menentukan jumlah dari

bahan bakar dan udara pada proses pembakaran adalah

perbandingan udara bahan bakar. Perbandingan udara bahan bakar

dapat diartikan sebagai jumlah udara dalam suatu reaksi jumlah

bahan bakar. Perbandingan udara bahan bakar dari suatu

pembakaran berpengaruh menentukan bagaimana komposisi produk

dan juga terhadap jumlah panas yang dilepaskan selama reaksi

berlangsung dan dapat ditulis dalam basis mol (molar basis) atau

basis massa (mass basis).

2.5.3 Rasio Udara Bahan Bakar (AFR)

Rasio massa udara ke bahan bakar disetiap satuan

pembakaran didefenisikan sebagai rasio udara bahan bakar (air fuel

ratio/AFR). Rasio minimum udara yang benar-benar dibutuhkan

bahan bakar yang cukup tepat untuk membakar bahan bakar disebut

sebagai rasio stoikiometrik. Pembakaran bahan bakar membutuhkan

rasio stoikiometrik minimum udara ke bahan bakar, sementara

gasifikasi membutuhkan rasio udara bahan bakar lebihrendah dari

rasio stoikiometri atau sering disebut semi-stoikiometri. Rasio

kesetaraan (equivalent ratio/ER) dapat dapat didefenisikan sebagai

perbandingna antara rasio udara bahan bakar dari proses gasifikasi

dan rasio udara bahan bakar untuk pembakaran yang sempurna.

27

Equivalent ratio/ER yang tinggi akan mengakibatkan Nilai kalor

bawah (LHV) gas menurun, Karena ER akan terkait dengan AFR

dimana hal ini menyababkan udara yang memasuki ruang bakar

akan tinggi sehingga akan menyebabkan penurunan nilai kalor

flameable gas CO,CH4,H2 . Disisi lain, hasil ER rendah

mengakibatkan nilai kalor komposisi flameable gas naik sehingga

Nilai Kalor Bawah gas (LHV gas) akan tinggi (kumar, A et al,

2009).

Perbandingan bahan bakar dan udara dalam proses gasifikasi

mempengaruhi reaksi yang terjadi dan tentu saja pada kandungan

syngas yang dihasilkan. Kebutuhan udara pada proses gasifikasi

berada di antara batas konversi energi pirolisis dan pembakaran.

Karena itu dibutuhkan rasio yang tepat jika menginginkan hasil

syngas yang maksimal. Pada gasifikasi biomass rasio yang tepat

untuk proses gasifikasi berkisar pada angka 1,00 - 1,5. AFR = Massa udara : Massa biomassa (bahan bakar) (2.1)

ER = AFRaktual/AFRstoikiometris (2.2)

Kondisi stoikiometris teoritis biomassa diperoleh dengan

mengetahui terlebih dahulu kandungan unsur kimia dari biomassa,

kemudian dilakukan perhitungan persamaan reaksi yaitu reaksi

oksidasi. Reed dan Dash[9] memberikan rumus kimia rata-rata dari

biomassa yaitu CH1,4O0,6, sehingga bila direaksikan dengan udara

akan menjadi pembaka- ran sempurna sebagai berikut : 𝐶𝐻1,4𝑂0,6

+ 1,05𝑂2 + (3,95𝑁2) → 𝐶𝑂2 + 0,7𝐻20 + (3,95𝑁2) (2.3)

2.5.4 Suhu Reaktor Gasifikasi

Dalam setiap langkah proses gasifikasi yang terjadi

temperatur memiliki peranan penting pada masing-masing proses,

sehingga dalam satu reaktor gasifikasi terdapat distribusi suhu yang

dapat merepresentasikan masing-masing zona dari proses gasifikasi,

beberapa faktor yang mempengaruhi distribusi tersebut adalah:

komponen dan properti fisik biomassa, Equivalen Ratio (ER) kedua

factor ini akan mempengaruhi performa gasifikasi antara lain :

superficial velocity, Parameter unjuk kerja Reaktor Gasifikasi, serta

kandungan TAR.

28

2.5.5 Nilai LHV (Low Heating Value)

Kadar air merupakan salah satu parameter yang paling

penting dan kritis mempengaruhi keseimbangan energi dari proses

gasifikasi biomassa. Gambar 2.7 menunjukkan tren Low Heating

Value (LHV) sebagai fungsi kadar air pada beberapa jenis biomasa.

Gambar. 2.7. Pengaruh proses suhu pada karakteristik syngas

2.5.6 Parameter Performa

Dalam meninjau performa gasifikasi ada beberapa hal yang

menjadi parameter. (Basu, P, 2010) menjelaskan bahwa parameter

prestasi sistem gasifikasi dapat diukur menggunakan indikator

dibawah ini (Basu, P, 2010):

a. Suhu Reaktor Gasifikasi

Dalam setiap langkah proses gasifikasi yang terjadi dalam

reaktor gasifikasi selalu berhubungan erat dengan temperatur

untuk masing-masing proses, sehingga dalam satu reaktor

gasifikasi terdapat profil sebaran suhu yang dapat

merepresentasikan masing-masing zona dari proses

gasifikasi. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, bahwa

suhu ini juga terkait dengan nilai equivalence ratio. Selain itu

suhu atau profil suhu pada reaktor gasifikasi juga dipengaruhi

oleh faktor parameter yang lain, seperti: properti biomassa,

29

superficial velocity, suhu media gasifikasi, insulator, dan

yang lainnya. Pada sisi lain suhu reaktor gasifikasi menjadi

penentu dari beberapa parameter unjuk kerja dari reaktor

gasifikasi, seperti : tingkat keadaan abu, komposisi dan

keberadaan tar pada syngas.

b. Komposisi dan Properti fisik biomassa

Pada dasarnya unjuk kerja proses gasifikasi pada reaktor

gasifikasi juga sangat dipengaruhi oleh properti spesifik dari

biomassa. Properti yang paling penting pada gasifikasi

adalah komposisi elemen/unsur biomassa, nilai kalor,

kandungan abu, kadar kelembaban, kadar volatile mater,

unsur yang terkandung lainnya (N, S, Cl, alkali, logam berat,

dan lainnya), densitas dan ukuran.

c. Parameter Unjuk Kerja Reaktor Gasifikasi

a. Komposisi syngas

Sama halnya dengan analisa komposisi pada biomassa,

maka syngas juga harus dianalisa komposisi gasnya.

Unsur yang ada dalam syngas umumnya adalah CO, CO2,

H2, CH4, hidrokarbon berat dan N2. Kandungan gas

tersebut ada yang bisa terbakar seperti CO, H2 dan CH4

serta gas yang tidak bisa terbakar seperti CO2 dan N2. Dari

komposisi gas tersebut, nantinya dapat diperhitungkan

kandungan energi dalam gas ataupun untuk meng- analisa

pengoperasian dari reaktor gasifikasi. Analisa rasio antara

CO dan CO2 (CO/CO2) adalah salah satu cara untuk

mengukur kualitas dari gas dan proses gasifikasi.

b. Nilai Kalor (LHV) syngas

Jumlah kandungan energi pada syngas dapat dihitung

secara teoritis dari analisa komposisinya, yaitu dengan

menggunakan persamaan untuk menghitung Nilai Kalor

Bawah gas (NKBgas) sebagai berikut :

(2.5)

Keterangan :

Yi = KOnsentrasi gas yang terbakar (CO, CH4,H2)

30

LHVi = Nilai Kalor rendah dari gas terbakar (CO,

CH4,H2)

c. Cold Gas Efficiency

Gasifier yang efektif mampu mengkonversi biomassa yang

dimasukkan dengan tambahan udara menjadi combustible

gas yang nantinya memiliki nilai guna yang lebih tinggi

untuk diaplikasikan dalam berbagai kegiatan. Bila semua

proses diatas dilakukan seefisien mungkin, maka

kandungan energi dari produksi gas mampu berada pada

kisaran (70-80) % dari kandungan energi biomassa yang

digunakan pada gasifier,. Perhitungan efisiensi

menggunakan persamaan berikut :

(2.6)

2.6 Penelitian Terdahul

2.6.1 Downdraft Gasifier

Ardianto (2011) telah melakukan serangkaian

eksperimen untuk meneliti karakter gasifikasi pada reaktor

gasifikasi downdraft dengan variasi pada air-fuel ratio dan

ukuran serpihan kayu, yang memberikan hasil bahwa berdasar

data penelitian terlihat bahwa peningkatan AFR menghasilkan

penurunan yang signifikan pada komposisi dan energi pada

syngas serta menurunkan juga efisiensi gasifikasi, sehingga

disimpulkan bahwa nilai AFR merupakan pembatas parameter

operasional dari reaktor gasifikasi, sehingga bila pasokan udara

sebagai media gasifikasi terlalu banyak maka AFR akan

meningkat dan menghasilkan hal-hal yang telah disebutkan

diatas. Hasil penelitian tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.8.

31

Gambar 2.8 Grafik air-fuel ratio (AFR) vs (a) Efisiensi

gasifikasi, (b) LHV, (c) Kandungan synthetic gas. (Ardianto,

2011)

Penelitian yang dilakukan oleh Sudarmanta [15] Penelitian

Sudarmanta selanjutnya mengenai pengaruh suhu reaktor dan

ukuran partikel biomassa limbah kayu terhadap karakter

syngas yang dihasilkan. Penelitian variasi suhu reaktor

dilakukan pada rentang 600 – 900 ᵒC. sedangkan rentang ukuran

partikel biomassa pada >10 mm, 10-25 mm, dan >25 mm.

Gambar 2.9 Skema Pengujian Biomassa

32

Dengan variasi peningkatan suhu reaktor dapat meningkatkan

kualitas produksi syngas (H2, CO, CH4). Dengan variasi ukuran partikel

syngas, juga menunjukkan semakin kecil ukuran partikel dapat

meningkatkan produksi gas. Hal tersebut dapat dilihat pada grafik di

bawah ini.

Gambar 2.10 Grafik pengaruh tingkat suhu reaktor terhadap

produksi gas

Secara kuantitatif, karakterisasi biomassa limbah kayu menghasilkan

nilai kalor bawah sebesar 14,45 MJ/kg. Perhitungan efisiensi gasifikasi

pada kondisi terbaik bisa mencapai 34,20%, dengan komposisi syngas

sebagai berikut: H2 = 14,20 %, CO2 = 8,32%, CO = 10,42%, CH4 =

1,54%, dan C2H6 = 0,18% dengan nilai kalor bawah sebesar 3246,80

KJ/kg.

33

Halaman ini sengaja dikosongkan

34

BAB III

METODOLOGI

3.1 Metode Penelitian

Pengujian dilakukan dengan metode eksperimental untuk

mengetahui gas yang dihasilkan dari proses gasifikasi (Syn-gas)

dengan metode gasifikasi downdraft berbahan baku Pellet sampah.

Pengujian dilakukan dengan menggunakan sistem kontinyu, artinya

pengamatan dilakukan dengan pemasukan biomassa secara terus

menerus. Dalam pengujian ini , dilakukan variasi dimmer di blower

centrifugal pada udara media gasifikasi yang masuk melalui pipa

throat reaktor, kemudian diamati bagaimana proses distribusi

temperatur yang terjadi di dalam reaktor selama operasi dari awal

hingga biomassa habis, agar dapat menghasilkan gas yang

flammable dan stabil. Data-data yang dicatat berupa: laju alir massa

udara, laju alir massa syn-gas, temperatur di dalam reaktor,

temperatur didinding reaktor, dan komposisi yang terkandung di

dalam syn-gas. Eksperimen akan dilakukan dengan metode

Continyu, yaitu dilakukan dengan beberapa pengisian briket MSW

dalam reaktor dan seluruh data diambil hingga ketinggian briket

MSW mencapai batas bawah yang telah ditentukan sebelumnya.

Pada eksperimen pertama akan dilakukan perubahan laju alir massa

udara dengan mengatur putaran motor blower udara. Pengaturan

putaran blower udara dilakukan dengan pengaturan duty cycle arus

listrik motor penggerak blower. Laju alir massa udara akan

mengalami 4 kali perubahan, dengan laju alir massa udara yang

menghasilkan AFR kurang dari 1,5.

Eksperimen bertujuan untuk memperoleh karakteristik

proses gasifikasi pellet MSW dan juga untuk mempersiapkan data

yang nantinya akan digunakan untuk pengaturan sistem otomatis

pengendalian suhu reaktor gasifikasi pada eksperimen selanjutnya.

Untuk perhitungan-perhitungan efisiensi energi gasifikasi

diperlukan analisa nilai kalor pada pellet MSW yang akan dilakukan

di Laboratorium Pusat Studi Energi dan Rekayasa LPPM ITS. Dari

Eksperimen akan didapatkan data sebagai berkut :

35

1. Data laju masa alir udara (ṁudara)

2. Data suhu pada masing-masing thermocouple

3. Data komposisi dan nilai kalor dari Syngas (LHVSyngas)

4. Data laju alir masa Syngas (ṁSyngas)

5. Data laju alir massa MSW (ṁMSW)

Berdasarkan data-data diatas akan dilakukan perhitungan air-fuel

ratio (AFR), nilai kalor dari syngas , dan efisiensi gasifikasi/cold gas

efficiency (ηCG). Data hasil eksperimen akan ditabelkan dan diolah

menjadi grafik dan dianalisa untuk pengambilan kesimpulan.

Tabel 3.1 Tabel variable-variabel dalam Penelitian

Variabel

tetap

Variabel

Berubah

Variabel

Terukur

Variabel

Terhitung

Visualisasi

Parameter

Operasional

Reaktor

Gasifikasi

• Dimensi

Reaktor

• Suhu

Udara

• Laju alir

massa

biomassa

• Putaran

suction

pump

• Laju

alir

massa

udara

• Laju

alir

massa

udara

• Suhu

pada

reaktor

(7 titik)

• Waktu

Operasi

• Air Fuel

Ratio

(AFR)

Parameter

unjuk kerja

reaktor

gasifikasi

• Laju air

massa

syngas

• Nilai

Kalor

MSW

• Suhu

syngas

yang

• Nilai

Kalor

syngas

• Efisiensi

Gasifikasi

• Nyala

api

syngas

36

3.2 Bahan Uji

3.2.1 Pellet MSW

Bahan biomassa yang akan digunakan pada penelitian ini

adalah Pellet MSW yang memiliki komposisi 30 % sampah organik

tumbuhan, 20% serbuk kayu, 40 % sampah plastik

Polypropylene(PP) dan10 % materi pengikat/binder berupa starch

(kanji) ( Indarto 2015 ). Pelet yang digunakan memiliki ukuran

diameter 6 mm dan rata-rata panjang 5-15 mm (Rollinson,2017) [17]

berasal dari sampah perkotaan (Indarto .2017) bahan anorganik.

Bahan organik dalam briket MSW ini adalah : sampah dapur (sayur

mayur dan sisa makanan), bermacam jenis kertas, dan potongan

tumbuh-tumbuhan (kayu, ranting, dan dedaunan). Bahan anorganik

dalam briket MSW ini sebagian besar adalah plastik, terutama

plastik yang tidak terambil oleh pemulung seperti contohnya : tas

kresek, plastik bungkus, dan styrofoam. Sebelum dipeletkan seluruh

bahan telah melalui proses pencacahan hingga ukuran partikel

tertentu. Seluruh proses pemeletan akan dilakukan di laboratorium

jurusan Teknik Mesin ITS. Sebelum digunakan dalam eksperimen,

Pelet MSW tersebut akan diukur kandungan airnya, dan nilai

kalornya di Laboratorium Pusat Studi Energi dan Rekayasa LPPM

ITS. Berikut Penguian properties biomassa pellet MSW :

keluar

dari

reactor

• Suhu

syngas

yang

keluar

dari

Sucton

pump

37

1. Analisa Proximate

Pada pengujian ini dianalisa mengenai kadar kandungan

moisture content, volatil matter, fixed carbon, dan abu

yang dimilikinya.

2. Analisa Nilai Kalor

Pada pengujian ini dianalisa mengenai nilai kandungan

kalor (Low Heating Value) yang di uji pada alat bomb

kalorimeter dimana, nilai yang keluar dari alat tersebut

yaitu dalam bentuk High Heating Value.

Untuk analisa ultimate diambil pendekatan dari

penelitian Zhou,dkk(2014) untuk mendapatkan nilai

pengujian analisa ultimate yang lebih spesifik, sebagai

referensi dalam pengujian. Berhubung dengan jenis briket

MSW yang digunakan sama. sedangkan analisa proxymate

dan Analisa Nilai Kalor dilakukan pengujian di

laboratorium pusat studi energi dan rekayasa LPPM ITS.

3.3 Alat uji

Skema peralatan eksperimen dapat dilihat pada Gambar 3.1

Gambar 3.1 Skema instalasi proses gasifikasi

Keterangan:

1. Hoper 9. Cyclone

2. Downdraft Gasifier 10. Water Scruber

38

3. Termokopel 11. Pompa Air

4. Dimmer 12. Dry Filter

5. Blower 13. Pompa Hisap

6. Pitot Tube 14. Flare Point

7. Flare Point 15. Pitot Tube

8. Gas Sampling

Alat uji yang akan digunakan dalam penelitian ini antara lain

sebagai berikut:

1. Reaktor Gasifikasi

Reaktor gasifikasi yang digunakan bertipe downdraft yang

telah dilengkapi dengan sistem peralatan pembersih syngas

yang berupa cyclone dan water scrubber. Selain itu reaktor

tersebut memiliki satu blower untuk memasok udara dan satu

induced fan untuk menghisap syngas.

Dimensi Reaktor gasifikasi (Downdraft)

Gambar 3.2 Dimensi Reaktor Gasifikasi Downdraft

2. Blower dan Induced Fan

Blower dan suction pump berupa centrifugal pump yang

digerakkan oleh motor listrik arus AC dengan voltase 220 v.

Blower berfungsi untuk memberikan pasokan udara pada

zona partial combustion, sedangkan suction pump berfungsi

untuk menghisap syngas.

39

Gambar 3.3 (a). Blower (b).Induced Fan

3. Cyclone dan Water Scruber

Cyclone dan Water scrubber berfungsi sebagai perlengkapan

untuk membersihkan syngas dan juga menurunkan suhu

syngas, seperti terlihat pada gambar 3.4. Cyclone berfungsi

hanya untuk membersihkan kandungan debu dan partikel,

sedangkan water scrubber memiliki fungsi utama untuk

mengurangi kandungan tar dalam syngas.

(a) (b)

Gambar 3.4 (a) Cyclone (b) Water Scruber

4. Dimmer

Dimmer berupa resistor yang digunakan untuk

memvariasikan kecepatan suplai udara dari blower dengan

cara membatasi arus listrik yang mengalir, untuk mendapakan

nilai Air Fuel Ratio yang diinginkan. Adapun dimmer yang

digunakan dalam pengambilan data mampu mengubah

tingkat kecepatan sesuai dengan yang diinginkan.

40

Gambar 3.5 Dimmer

3.4 Alat Ukur

Untuk mendapatkan data yang dibutuhkan dalam penelitian,

reaktor gasifikasi yang telah dilengkapi dengan alat pengukur suhu

dan alat pengukur laju alir massa media gasifikasi serta syngas.

1. Alat Ukur Suhu

Alat ukur suhu pada reaktor gasifikasi yang akan digunakan

menggunakan sensor berupa thermocouple tipe K dengan

posisi pemasangan tersebar pada 7 titik, dengan pengaturan

sebagai berikut :

1. T1 hingga T7 pengukuran pada unit utama reaktor

gasifikasi difungsikan untuk mengukur profil suhu pada

zona-zona gasifikasi.

2. T7 titik pengukuran terakhir berada pada pipa keluaran

suction pump untuk mengukur suhu syngas setelah

melewati peralatan pembersih syngas.

Gambar 3.6 (a) Termometer inframerah (b) Thermocouple

41

2. Alat ukur Laju alir massa

Alat ukur laju alir massa media gasifikasi dan syngas

yang digunakan memakai pitot-static tube untuk menghasilkan

perbedaan tekanan (δp) yang akan digunakan sebagai masukan

pada perangkat data akuisisi yang telah terisi program untuk

penghitungan laju alir massa. Pengukuran laju aliran massa

akan dilakukan pada 2 titik, yaitu : 1. Titik pertama pengukuran

pada pipa inlet reaktor gasifikasi, berfungsi untuk pengukuran

laju aliran massa udara sebagai media gasifikasi. 2. Titik kedua

ditempatkan pada pipa outlet water scrubber untuk mengukur

laju alir massa syngas.

Gambar 3.7 Pitot Static Tube

Pitot tube with static wall pressure tap dihubungkan dengan

inclined manometer untuk mengetahui besarnya perbedaan

ketinggian cairan pada manometer yang nantinya digunakan

persamaan Bernoulli sebagai berikut : 𝑃0

𝜌+

𝑉02

2+ 𝑔𝑧0 =

𝑃1

𝜌+

𝑉12

2+ 𝑔𝑧1…………………….….. (3.1)

Dimana :

P0= Tekanan stagnasi (pada titik 0) (Pa)

P1= Tekanan statis (pada titik 1) (Pa)

= Massa jenis fluida yang mengalir (kg/m3)

V1= Kecepatan di titik 1 (m/s)

V0= Kecepatan di titik 0, kecepatan pada titik stagnasi = 0 m/s

Dengan mengasumsikan z = 0 maka persamaan menjadi :

𝑉1

2

2=

𝑃0−𝑃1

𝜌 . ……………………………….…………..(3.2)

42

Untuk mencari kecepatan udara yang masuk kedalam ruang

bakar dari persamaan diatas menjadi:

𝑉1 = √2(𝑃0−𝑃1)

𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 ……………………………………....….(3.3)

Dimana :

P0 – P1 = red oil . g . h ………………………..………...(3.4)

red oil= (ρH2O. SGred oil)……………………..…………. (3.5)

Sehingga pada inclined manometer diperoleh persamaan,

P0 – P1 = (ρH2O. SGred oil) . g . h . sin θ……………..…(3.6)

h adalah perbedaan ketinggian cairan pada inclined manometer

dengan 010 , maka persamaan menjadi :

𝑉1 = √2(ρH2O . SGred oil . 𝑔 . ℎ . 𝑠𝑖𝑛 𝜃)

𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎…..………………….(3.7)

Dengan :

SGred oil: Spesific gravity red oil (0.827)

H2O : Massa jenis air (999 kg/m3)

udara : Massa jenis udara (1.1447 kg/m3)

h :Total perbedaan ketinggian cairan pada incline manometer

(m)

θ :Sudut yang digunakan pada inclined manometer (degree)

namun V1 merupakan kecepatan maksimal, terlihat dari profil

kecepatan aliran pada internal flow. Hal ini dikarenakan posisi

pitot berada pada centerline pipa. Sehingga perlu dirubah

menjadi average velocity (�̅�) yang dapat dirumuskan sebagai

berikut: �̅�

𝑉𝑚𝑎𝑥=

2𝑛2

(𝑛+1)(2𝑛+1)………………………...(3.8)

Dimana:

43

�̅�: Kecepatan rata – rata (m/s)

Vmax: Kecepatan maksimal dari profil kecepatan aliran.

n : variation of power law exponent.

Yang di rumuskan sebagai berikut:

𝑛 = −1,7 + 1,8 log 𝑅𝑒𝑉𝑚𝑎𝑥……………………(3.9)

untuk 𝑅𝑒𝑉𝑚𝑎𝑥> 2 𝑥 104 (aliran turbulen).

Sedangkan untuk aliran laminar dapat diperoleh melalui

persamaan berikut:

𝑉𝑚𝑎𝑥 = 2�̅�………………………………………(3.10)

3. Stopwatch

Digunakan untuk mengetahui waktu operasi pada proses

gasifikasi

Gambar 3.8 Stopwatch

4. Gas Chromathography

Digunakan untuk mengetahui komposisi syngas ( CO, CO2 ,

CH4, H2 , N2) dan kandungan tar pada syngas

Gambar 3.9 Gas Chromathography

3.5 Prosedur pengujian

Prosedur pengambilan data dilakukan untuk mendapatkan

parameter-parameter yang dibutuhkan untuk performa proses

44

gasifikasi system Continous. Dalam eksperimen ini akan diambil

data berupa laju alir massa biomassa, udara, dan syn gas, serta

distribusi temperatur di sepanjang reaktor melalui sebuah display

thermocouple.

1) Tahap Persiapan

Sebelum pelaksanaan proses pengujian terdapat beberapa

persiapan yang harus dilakukan agar pengambilan data dapat

dilakukan dengan baik.

1. Pengecekan reaktor gasifikasi dan memastikan semua

peralatan penunjang yang lain seperti thermocouple,

blower, dan komponen-komponen lainnya telah

terpasang dengan baik.

2. Persiapan alat ukur yang digunakan seperti, digital

flowmeter, infrared thermocople, pitot tube, dan

stopwatch serta pastikan alat ukur dapat digunakan

dengan baik

3. Mempersiapkan Pelet MSW sebagai bahan biomassa.

2) Tahap Pengambilan Data

Gambar 3.10 Skema Pengujian

1. Sebagai data awal, temperatur ruang atau ambient

dicatat, temperatur awal dinding reaktor dan sistem

perpipaannya menggunakan infrared thermometer.

Pellet di bakar

setinggi y sebagai

Starting awal sampai

menjadi bara (± 500

ºC)

45

2. Untuk tahap awal , dimasukkan pellet MSW ke dalam

reaktor hingga batas bawah (permulaan zona

oksidasi) (gambar 3.10)

3. Pellet MSW disulut api sebagai pemanasan awal

sebagai starting sampai suhu ± 500 ºC.

4. Setelah menjadi bara, masukan pellet hingga batas

atas dari gasifikasi

5. Secara bersamaan, blower dinyalakan, putaran

dimmer diatur sesuai tahap pengambilan data sampai

kondisi Steady (saat hasil syngas sudah flameable)

6. Tunggu waktu 10 menit kemudian isi lagi reaktor

dengan pellet sampai batas atas kemudian naikan

putaran blower melalui dimmer. Sampai kondisi

steady

7. Data temperatur diambil pada tiap thermokopel untuk

mengetahui distribusi terhadap AFR yang ada untuk

nantinya digunakan mengidentifikasi zona tahapan

gasifikasi.

8. Data mass flowrate diambil dengan pitot tube untuk

mengetahui besarnya kecepatan udara yang masuk ke

dalam gasifier melalui lubang (throat) udara.

9. Pada saluran pipa keluaran juga dipasang pitot tube

untuk mengukur laju alir syn-gas.

10. Lakukan semua pengukuran di atas tiap 10 menit

dengan menggunakan data akuisisi

11. Pengambilan data temperatur tiap titik thermocouple,

laju alir massa udara, dan laju alir massa syn-gas

diulangi dengan memberi variasi kecepatan udara

masukan melalui putaran dimmer pada blower.

Perubahan variasi ini dilakukan dengan mengatur

duty cycle pada blower.

12. Setelah itu dilakukan pengujian syn-gas hasil

gasifikasi. Pengujian dilakukan di Laboratorium

Pusat Studi Energi dan Rekayasa, Lembaga

Pengabdian Masyarakat (LPPM) dengan sampel

46

syngas pada tiap variasi Air Fuel Ratio. Pengujian

dilakukan dengan cara menyimpan syngas ke suatu

tempat yang tertutup dan terisolasi dari udara luar.

Komposisi gas yang diujikan antaralain H2, O2, N2,

CO, CO2, CH4.

3) TahapAkhir Pengujian

1. Mematikan blower perlahan.

2. Mematikan dimmer

3. Mencatat temperatur akhir dari reaktor dan sistem

perpipaannya.

4. Membiarkan reaktor sampai api benar-benar padam

dan temperatunya turun.

47

LAJU ALIR MASSA

UDARA TEMPERATUR PADA

THERMOCOUPLE LAJU ALIR

MASSA SYNGA

S HEATING

VALUE SYNGA

S

TIDAK

MULAI

STUDI LITERATUR

BUKU

, JURNAL/PAP

E

PEMBUATAN PELLET

MSW

ANALISA

PROXIMATE PELLET MSW

PERSIAPAN REAKTOR

DAN ALAT UKUR

UJI COBA REAKTOR

GASIFIKASI

REAKTOR

, PERANGKAT PERLENGKAPAN,

DAN

ALAT UKUR

SIAP

EKSPERIMEN : GASIFIKASI

PELLET

MS

DENGAN

4 VARIASI PERUBAHAN LAJU ALIR MASSA UDARA

YA

A

3.6 Flowchart penelitian

48

A

PENGOLAHAN DATA EKSPERIMEN UNTUK MENDAPATKAN : PROFIL SUHU REAKTOR VS KETINGGIAN

GRAFIK AFR

VS LHV, GRAFIK AFR

AFR

VS EFISIENSI

• GRAFIK PROFIL SUHU TERHADAP AFR

• GRAFIK KOMPOSISI GAS

• GRAFIK NILAI LHV SYNGAS TERHADAP

AFR

• GRAFIK EFISIENSI TERHADAP AFR

SELESAI

Gambar 3.11 Flowchart penelitian

GRAFIK AFR

49

Halaman ini sengaja dikosongkan

50

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dibahas performa dari suatu gasifier

untuk menghasilkan gas yang flammable. Untuk menentukan

performa dari suatu gasifier dalam menghasilkan gas yang

flammable dapat di tinjau dari beberapa parameter yaitu distribusi

temperatur di dalam reaktor, komposisi gas yang dihasilkan, dan

effisiensi yang dimiliki oleh gasifier tersebut. Parameter inilah,

yang nantinya akan memiliki nilai yang berbeda untuk tiap variasi

rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) dengan mengubah nilai

duty cycle-nya , dari perbedaan tersebut akan dianalisa performa

gasifier-nya, sehingga kita dapat menentukan efisiensi terbesar

berada pada AFR tertentu. Selain itu penelitian dilakukan dengan

memvariasikan rasio udara bahan bakar (Air Fuel Ratio) untuk

menentukan nilai batas atas dan batas bawah dengan melakukan

pengujian AFR diluar batas bawah dan atas yang didapat dari

penelitian.

4.1 Karakteristik Pellet MSW Pada penelitian ini akan digunakan biomassa berupa sampah

padatan kota atau yang disebut sebagai Municipal Solid Waste (MSW)

dalam bentuk pellet yang selanjutnya akan dilakukan proses gasifikasi.

Pellet MSW yang digunakan pada penelitian ini merupakan hasil riset

dan pengembangan yang dilakukan oleh Lab. Teknik Pembakaran dan

Bahan Bakar Teknik Mesin ITS, Pellet tersebut memiliki komposisi

sebagai berikut :

➢ 30% sampah organik tumbuhan (kompos) ➢ 20% serbuk kayu

➢ 40% sampah plastik yang sebagian besar

berupa plastik Polypropylene (PP)

➢ 10% materi pengikat/binder berupa starch (kanji).

MSW tersebut dilakukan poses peletisasi dengan ukuran rata

rata diameter 6 mm serta panjang 5 – 15 mm . Contoh Pellet MSW

dapat dilihat pada gambar 4.1

51

Gambar 4.1 Pellet MSW yang digunakan dalam penelitian

Setelah dilakukan proses pelletisasi biomassa dari

MSW, selanjutnya pellet MSW dikerinngkan secara alami dengan

sinar matahari hingga kandungan air mencapai 20 – 30 %. Setelah

pellet dikeringkan, lalu dilakukan proses penumbukan sampai

hancur dan rata mendekati bentuk bubuk sebnyak ± 200 gram

sebagai sampel yang akan dilakukan uji proximate (Moisture

content / kandungan air, ash content / kadar abu, Volatle matter,

kadar fixed carbon dan Gross calorific value / Nilai Kalor Atas

HHV) di Laboratorium Energi LPPM-ITS untuk diuji nilai

kalornya dengan metode uji bomb calorimeter.dari pengujian

proximate tersebut didappatkan Nilai kalor rata-rata hasil

pengujian Pellet MSW adalah sebesar 13843 kJ/kg.

Tabel 4.1 Data hasil pengujian kandungan Pellet MSW

Jenis Uji Parameter Satuan Hasil

Uji

Ultimate Komponen

C % wt 39,83

H % wt 6,7

O % wt 38,11

N % wt 0,35

S % wt 0,14

Uji

Proximate

Moisture In Sampel % wt 9,82

Ash Content % wt 14,71

Volatile Matter % wt 65,78

Fixed Carbon % wt 9,69

HHV kJ/kg 13843

52

Untuk mencarai nilai kalor bawah syngas digunakan prsamaan

sebagai beriku, dimana hg(panas laten) yang digunakan sebesar

2260 kj/kg

𝑳𝑯𝑽 = 𝑯𝑯𝑽 − 𝒉𝒈 (𝟗𝑯

𝟏𝟎𝟎+

𝑴

𝟏𝟎𝟎)

Dimana :

• LHV ; Nilai Kalor Bawah (kj/kg)

• HHV : Nilai Kalor Bawah (kj/kg)

• H : presentase Hidrogen (%)

• M : presentase Moisture Content (%)

• hg : Panas Laten (kj/kg)

= 13843𝑘𝑗

𝑘𝑔− 2260𝑘𝑗/𝑘𝑔 (

9 𝑥 6.7

100+

9.82

100)

= 12258𝑘𝑗

𝑘𝑔

4.2 Data dan Analisa Hasil Eksperimen Hasil Gasifikasi

Eksperimen ini dilakukan dengan tujuan untuk

mendapatkan karakteristik gasifikasi Pellet MSW melalui variasi

udara bahan bakar (AFR).

4.2.1 Air Fuel Ratio (AFR)

Parameter operasional ini menentukan suhu operasional

dari proses gasifikasi. Perubahan duty cycle mengakibatkan

perubahan putaran blower sehingga mengakibatkan laju alir massa

udara berubah yang pada akhirnya akan mengubah nilai AFR pada

proses gasifikasi. Untuk menentukan nilai AFR diperlukan laju

alir massa udara dan bahan bakar (briket MSW). Untuk data laju

alir masa udara telah diperoleh dari pengujian melalui alat ukur

Pressure Transducer yang dapat dilihat pada tabel 4.1.

53

Tabel 4.2 Data laju alir massa udara melalui Pressure Transducer

Duty

cycle

Pressure

(Pa)

v max

(m/s) Re vmax n

v rata-

rata (m/s)

m dot

(kg/s)

100% 16.6 5.346 17066.02 5.91 4.21 0.0099

95% 11.3 4.411 14098.63 5.76 3.45 0.0081

90% 9.2 3.980 12721.31 5.68 3.11 0.0073

85% 3.4 2.419 7733.52 5.29 1.86 0.0044

4.2.1.1 Analisa perhitungan laju air massa udara pada Duty

Cycle 100%:

➢ Mengamati beda ketinggian yang terbaca pada manometer V

Dari hasil pengamatan dengan Duty cycle 100 %

didapatkan perbedaan Tekanan yang terbaca pada alat ukur

Pressure Transducer sebesar 16.6 Pa

➢ Mencarai harga kecepatan Maksimum (V max)

𝑉1 = √2(𝑃0−𝑃1)

𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = √

2 (ρH2O.SGred oil) .g .h .sin θ

𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎

Dimana :

• H2O: Massa jenis air (999 kg/m3)

• udara : Massa jenis udara (1.1614 kg/m3)

• h : Total perbedaan ketinggian cairan pada

incline manometer (m)

• θ : Sudut yang digunakan pada Incline

manometer (15º)

• SGred oil : Spesific gravity red oil (0.827)

Didapatkan :

𝑉1 = √2(𝑃0−𝑃1)

𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = √

2 𝑥 16.6

1,1614

= 5,34 m/s

➢ Mencari Harga Revmax

54

𝑅𝑒𝑣𝑚𝑎𝑥 = . 𝑉𝑚𝑎𝑥 . 𝐷

µ

= 1.1614 𝑥 5,34 𝑥 0.0508

184,6 x 10−7

Diperoleh : 17066.028 (µ = 184,6 x 10-7)

➢ Mencarai harga n (variation of power law exponent)

𝑛 = −1,7 + 1,8 log 𝑅𝑒𝑉𝑚𝑎𝑥

𝑛 = 5,91

➢ Mencari harga Vavg

diperoleh dengan persamaan:

�̅�

𝑉𝑚𝑎𝑥=

2𝑛2

(𝑛+1)(2𝑛+1) ;Vmax = 4.217 m/s

➢ Laju alir masa udara (mdot udara)

Mdot udara = . V avg . A

= 1.1614 kg/m3 . 4.217 m/s . π/4. 0.05082

= 0.0099 m/s

4.2.1.2 Analisa perhitungan laju air massa bahan bakar :

➢ Mencari Bulk Density pellet MSW

▪ Berat gelas ukur kosong = 132,02 gr

▪ Berat pellet MSW pada volume 200 ml pada gelas

ukur = 209,5 gr

▪ Bulk density pellet : berat pellet pada gelas ukur − berat gelas ukur kosong

volume pellet pada gelas ukur

= (209,5−132,02) gr

200 𝑚𝑙 = 0,3674 g/ml

= 0,3674g

mL x

kg

1000 g x

1000 mL

L x

1000 L

m3

= 387,4 kg/m3

▪ Volume yang terisi

V = Lalas x t (9 cm = 0,09m)

= π/4.d2 x t

= π/4.(0.5 m)2 x 0,09 m

= 0,01787 m3

▪ Masa bahan bakar pada volume tersebut

55

= m / v

m = x v = 387,4 kg/m3 x 0,01787 m3

= 6.845 kg

▪ Dengan waktu operasi 15 menit laju alir masa

bahan bakar adalah

Laju alir masa bahan bakar = 6.845 kg

15 menit x

menit

60 s

= 0,00761 kg/s

4.2.1.3 Analisa Rasio Udara - Bahan Bakar (AFR) pada saat

Duty Cycle 100 %

Perhitungan Rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio)

dapat diperoleh dari perhitungan berikut :

ṁ𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = 0.0099 kg/s

ṁbahan bakar = 0,0076 kg/s

Air Fuel Ratiio (AFR) = ṁudara

ṁbahan bakar (𝑝𝑒𝑙𝑙𝑒𝑡 𝑀𝑆𝑊)

= 0,0099 kg/s

0,0076 kg/s = 1.3

Dari hasil pengujian yang dilakukan serta Analisa

perhitungan laju alir masa udara dan laju alir masa bahan bakar

(pellet MSW) telah diperoleh data Air Fuel Ratio (AFR) yang dapat

dilihat pada tabel 4.3

Tabel 4.3 Data laju alir massa udara dan Pellet MSW serta Air-

Fuel Ratio (AFR)

Duty

Cycle

(%)

Laju Alir

massa

Udara

(kg/s)

Wakt

u

Opera

si

(meni

t)

Massa

Pellet

MSW

(kg/s)

Laju Alir

massa Pellet

MSW (kg/s)

Air Fuel Ratio

(Rasio udara -

bahan bakar)

85% 0.0043 20.7 6.87 0.0055 0.78

90% 0.0073 16.9 6.86 0.00675 1.08

95% 0.0081 15.6 6.85 0.00727 1.12

100% 0.0099 15 6.845 0.00766 1.3

56

0.0055 0.006750.00727 0.00766

0.00434216

0.007325020.00814083

0.00996504

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

85% 87% 89% 91% 93% 95% 97% 99% 101%

Laju

Alir

mas

sa P

elle

t M

SW (

kg/s

)

Duty Cycle (%)

Laju Alir massa Pellet MSW Laju Alir massa udara

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara duty cycle dengan laju alir

massa udara dan bahan bakar

Dari tabel 4.2 diatas dapat dilihat bahwa perubahan laju

alir massa udara disertai dengan perubahan pada laju alir massa

pellet MSW, hal ini terjadi karena perubahan besarnya laju alir

massa udara akibat perubahan duty cycle pada blower, mengubah

besarnya pasokan udara pada proses partial combustion yang

mengakibatkan perubahan kondisi pembakaran dan kecepatan

pembakaran pellet MSW, dapat dilihat semakin besar pasokan

udara dengan jumlah massa pellet bahan bakar yang relatif tetap

maka waktu operasi akan berkurang dikarenakan dengan

penambahan laju alir masa udara akan meningkatkan laju proses

pembakaran, yang menyebabkan laju konsumsi bahan bakar

meningkat serta semakin menurunya waktu operasi . Efek paling

akhir dari perubahan laju alir massa udara dan briket MSW adalah

berubahnya nilai AFR, semakin tinggi laju alir massa udara maka

AFR akan meningkat. Selain itu bila dilihat kembali pada bagian

sebelumnya yaitu distribusi suhu yang berbeda maka dapat juga

dikatakan bahwa perubahan AFR mengakibatkan perubahan suhu

57

0.789

1 1.121.3

0

0.5

1

1.5

85% 90% 95% 100% 105%

Air

Fu

el R

ati

o (

AFR

)

Duty Cycle (%)

operasional gasifikasi. Hubungan antara perubahan duty cycle

pada blower dan laju alir massa udara, massa briket serta air fuel

ratio dapat dilihat pada gambar 4.3.

Gambar 4.3 Hubungan antara perubahan duty cycle dengan Air

Fuel Ratio (AFR).

4.2.2 Analisa Distribusi Temperatur pada tiap zona Gasifikasi

Dalam proses gasifikasi terdapat empat tahapan proses

dalam menghasilkan syngas, yaitu tahap drying, pirolisis,

oksidasi parsial dan reduksi. Masing-masing tahapan tersebut

memiliki interval temperatur yang berbeda sebagai

indikatornya. Pada subbab berikut akan ditampilkan dalam

bentuk grafik distribusi temperatur fungsi variasi rasio udara-

bahan bakar (Air Fuel Ratio) dengan nilai duty cycle. Brikut

sketsa gambar zona zona gasifikasi:

Gambar 4.4 Distribusi Temperatur Zona Gasifikasi

58

T1 89T2 125

T3 133T4 331

T5 420

T6 761T7 402

0

20

40

60

80

100

120

0 200 400 600 800 1000

Ket

ingg

ian

Rea

kto

r (c

m)

Temperatur (0C)

AFR 0,78

4.2.2.1 Distribusi Temperatur Reaktor fungsi (Air Fuel Ratio =

0,78), dengan duty cycle = 85%

Berikut gambar distribusi temperatur fungsi waktu pada AFR 0,78

dengan duty cycle 85% di bawah ini :

Gambar 4.5 Distribusi Temperatur v ketinggian reaktor pada AFR 0,78

dengan duty cycle 85%

Pada Gambar 4.5 diatas, termokopel 1 (T1) diletakan pada

ketinggian 100 cm dari bawah reaktor memiliki temperatur antara

89ºC, yang menunjukan bahwa termokopel 1 (T1) merupakan

permulaan zona drying, dimana pellet MSW mengalami

penguapan untuk menghilangkan kandungan moisture-nya.

Berikutnya untuk termokopel 2 (T2) terletak pada ketinggian

90 cm dari bagian bawah reaktor dengan temperature 125 ºC, (T3)

dengan ketinggian 80 cm dengan temperatur 133 ºC, (T4) dengan

ketinggian 63 cm dengan temperatur 331 ºC. serta (T5) dengan

ketinggian 49 cm dengan temperatur 420ºC.yang mana

mengindikasikan bahwa T2 smapai dengan T5 akan masuk zona

pirolisis. Seperti pada dasar teori bab 2 yang menyatakan bahwa

zona pirolisis berada temperatur 150ºC-700ºC, dimana biomassa

kering yang bebas dari moisture, mengalami pemanasan terus–

menerus yang, diharapkan mampu menghilangkan kandungan

59

volatile biomassa. Biomassa yang mengalami pemanasan pada

temperatur tinggi akan menyebabkan biomassa terpecah menjadi

arang (C), tar, minyak, gas dan produk pirolisa lain. Produk

pirolisis umumnya terdiri dari tiga jenis, yaitu gas ringan (H2, CO,

CO2, H2O, dan CH4), tar, dan arang. Secara umum reaksi yang

terjadi pada pirolisis beserta produknya adalah:

Dry Feedstock + Heat → Char + Volatiles

Fuel (biomassa)→ H2+ CO + CO2+ CH4+ H2O+ Tar +

Char(arang karbon)

Lalu pada termokopel 6 (T6) yang terpasang pada ketinggian

38 cm memiliki temperatur paling tinggi diantara yang lainnya,

karena pada (T6) sudah masuk zona oksidasi parsial. Temperatur

pada termokopel 6 (T6) ini adalah sebesar 761ºC. Hal ini sesuai

dengan dasar teori pada bab 2 bahwa, zona oksidasi parsial akan

memasuki temperatur ±900ºC, dimana proses ini menghasilkan

panas (reaksi eksoterm) yang memanaskan lapisan karbon

dibawah. Proses tersebut dipengaruhi distribusi oksigen karena

adanya oksigen inilah, terjadi reaksi eksoterm yang menghasilkan

panas, yang dibutuhkan dalam keseluruhan proses gasifikasi

ini.Sekitar 20% arang bersama volatile akan mengalami oksidasi

menjadi CO2 dan H2O dengan memanfaatkan oksigen terbatas

yang disuplaikan ke dalam reaktor (hanya 20% dari keseluruhan

udara yang digunakan dalam pembakaran dalam reaktor). Reaksi

kimia yang terjadi pada zona ini adalah sebagai berikut :

C + O2 → CO2 ΔH= -394kJ/mol Char combustion

C + 1/2O2 → CO ΔH= -111kJ/mol Partial oxidation

H2+ 1/2O2 → H2O ΔH= -242kJ/mol Hydrogen combustion

Sedangkan pada termokopel 7 (T7) pada ketinggian 27 cm,

temperatur konstan kisaran sampai 402ºC, mengindikasikan bahwa

T7 masuk zona reduksi yang berada pada kisaran temperatur

400ºC-800ºC, dimana proses ini menyerap atau membutuhkan

panas(reaksi endoterm). Pada proses ini terjadi beberapa reaksi

kimia seperti (Water-Gas Reactio, Boudouard Reaction, Shift

conversion, Methanation), dimana terbentuknya, senyawa-

senyawa yang berguna untuk menghasilkan flammable gas, seperti

60

T1 90T2 127

T3 139T4 339

T5 442

T6 823T7 410

0

20

40

60

80

100

120

0 200 400 600 800 1000

Ket

ingg

ian

Rea

kto

r (c

m)

Temperatur (0C)

AFR 1,08

H2 dan CO. Sisa 80% dari arang turun ke bawah membentuk

lapisan pada daerah reduksi, dimana di bagian ini hampir seluruh

karbon akan digunakan dan abu yang terbentuk akan menuju

tempat penampungan abu.

4.2.2.2 Distribusi Temperatur Reaktor fungsi (Air Fuel Ratio =

1,08), dengan duty cycle = 90%

Berikut gambar distribusi temperatur fungsi waktu pada AFR

1,08 dengan duty cycle 90% di bawah ini :

Gambar 4.6 Distribusi Temperatur v ketinggian reaktor pada

AFR 1,08 dengan duty cycle 90%

Pada gambar 4.6 diatas yaitu termokopel 1 (T1) memiliki

rentang temperatur yang hampir sama dengan variasi AFR

sebelumnya. Untuk temperatur termokopel 1 (T1) berada pada

kisaran 90ºC, mengindikasikan bahwa termokopel 1 merupakan

permulaan zona drying, dimana kandungan moisture yang dimiliki

briket MSW dihilangkan melalui proses penguapan atau evaporasi.

Untuk termokopel 2 (T2) sampai termokopel 5 (T5) berturut turut

adalah 127ºC, 139ºC, 339ºC, 442ºC hal ini mengindikasikan

bahwa, T2 samai T5 ini akan masuk zona pirolisis sesuai dengan

dasar teori pada bab 2 bahwa, zona pirolisis memasuki temperatur

61

T1 101T2 135

T3 142

T4 365T5 484

T6 911T7 427

0

20

40

60

80

100

120

0 200 400 600 800 1000

Ket

ingg

ian

Rea

kto

r (c

m)

Temperatur (0C)

AFR 1,12

150ºC-700ºC, dimana biomassa yang mengalami pemanasan terus–

menerus, diharapkan mampu menghilangkan kandungan volatile

biomassa.

Sedangkan termokopel 6 (T6), distribusi temperatur yang

terjadi memiliki temperatur tertinggi dibandingkan dengan yang

lainnya yaitu 823 ºC yang merupakan zona partial oxidation.

Begitu juga dengan temperature 7 (T7) yang memiliki temperatur

pada kisaran yang lebih tinggi, yaitu 410 ºC zona reduksi.

4.2.2.3 Distribusi Temperatur Reaktor fungsi (Air Fuel Ratio

= 1,12), dengan duty cycle = 95%

Berikut gambar distribusi temperatur fungsi waktu pada

AFR 1,08 dengan duty cycle 90% di bawah ini :

Gambar 4.7 Distribusi Temperatur v ketinggian reaktor pada

AFR 1,12 dengan duty cycle 95%

Pada gambar 4.7 diatas yaitu termokopel 1 (T1) memiliki

rentang temperatur yang lebih tinggi dari variasi AFR sebelumnya

yakni AFR 0,78 dan 1,08 yang mana berada pada kisaran

temperatur 101ºC, karena pada termokopel 1(T1) menunjukan

permulaan zona drying, dimana kandungan moisture yang dimiliki

biomassa briket MSW dihilangkan melalui proses penguapan atau

62

T1 104T2 149

T3 166T4 392

T5 508

T6 967T7 491

0

20

40

60

80

100

120

0 200 400 600 800 1000Ket

ingg

ian

Rea

kto

r (c

m)

Temperatur (0C)

AFR 1,3

evaporasi. Untuk Termokopel 2 (T2) sampai termokopel 5 (T5)

berturut turut adalah 135ºC, 142ºC, 365ºC, 484ºC hal ini

mengindikasikan bahwa, T2 samai T5 ini akan masuk zona pirolisis

teori pada bab 2 bahwa, zona pirolisis memasuki temperatur

150ºC-700ºC, dimana biomassa yang mengalami pemanasan

terus–menerus, diharapkan mampu menghilangkan kandungan

volatile biomassa.

Sedangkan termokopel 6 (T6), distribusi temperatur yang

terjadi memiliki temperatur tertinggi dibandingkan dengan yang

lainnya yaitu 911 ºC yang merupakan zona partial oxidation.

Begitu juga dengan temperature 7 (T7) yang memiliki temperatur

pada kisaran yang lebih tinggi, yaitu 427 ºC zona reduksi

4.2.2.4 Distribusi Temperatur Reaktor fungsi (Air Fuel Ratio

= 1,3), dengan duty cycle = 100%

Berikut gambar distribusi temperatur fungsi waktu pada

AFR 1,3 dengan duty cycle 100% di bawah ini :

Gambar 4.8 Distribusi Temperatur v ketinggian reaktor pada AFR

1,3 dengan duty cycle 100%

63

Pada gambar 4.8 diatas yaitu termokopel 1 (T1) memiliki

temperatur lebih tinggi sampai dengan temperatur 104ºC,

dibandingkan AFR sebelumnya. Pada AFR 1,38 (T1) hanya

mampu mencapai temperature pada kisaran 101ºC, begitu juga

dengan AFR sebelumnya yang lebih kecil yaitu pada AFR 0,72 dan

AFR 1,04 nilai pada termokopel 1 (T1) lebih kecil. Lalu pada

Termokopel 2 (T2) sampai termokopel 5 (T5) berturut turut adalah

149ºC, 166ºC, 392ºC, 508ºC hal ini mengindikasikan bahwa, T2

samai T5 ini akan masuk zona pirolisis daerah pirolisis pada duty

cycle 100 % ini memiliki distribusi yang lebih tenggi dari duty

cycle dibawahnya, hal ini terjadi Karena semakin tinggi pasokan

udara akan menyebabkan reaksi semakin meningkat dan paada

daerah oksidasi partial akan semakin menghasilkan Temperatur

yang lebih tinggi sehingga berdampak juga pada temperature

reaktor yang akan meningkat

Sedangkan termokopel 6 (T6), distribusi temperatur yang

terjadi memiliki temperatur tertinggi dibandingkan dengan yang

lainnya yaitu 967 ºC yang merupakan zona partial oxidation yang

mengakibatkan distribusi temperature pada reaktor ikut meningkat,

Begitu juga dengan temperature 7 (T7) yang memiliki temperatur

pada kisaran yang lebih tinggi, yaitu 491 ºC zona reduksi.

Perbedaan-perbedaan suhu pada zona yang sama yang

terjadi pada masing-masing poses gasifikasi yang ditunjukkan oleh

gambar-gambar diatas sesuai dengan dasar teori yang tersebut

pada bab 2, yang menyebutkan bahwa suhu kerja reaktor gasifikasi

terutama dipengaruhi oleh besarnya pasokan udara (laju alir massa

udara) untuk proses gasifikasi. Pada gambar 4.9 perubahan

distribusi suhu pada reaktor gasifikasi karena perubahan laju aliran

udara dapat tergambar dengan jelas.

64

Gambar 4.9 Distribusi temperatur tiap AFR

Dari gambar 4.9 terlihat dari beberapa variasi Air fuel

ratio (AFR) dalam hal ini yang berpengaruh adalah laju alir massa

udara seiring penambahanya akan meningkatkan Distribusi

temperatur reaktor, hal ini dapat terjadi Karena, berdasarkan teori

yang terkait bahwa ∆𝐻= Hproduk - Hreaktan dari persamaan reaksi

oksidasi, semakin tinggi O2 yang diberikan, temperature udara

akaan naik sehingga entalpi udar juga akan meningkat, saat Hreaktan

semakin tinggi, maka harga ∆𝐻 akan semakin minus (-), semakin

besar besar harga minis ini mengartikan bahwa reaksi oksidasi

akan semakin banyak mengeluarkan panas. Karena zona oksidasi

ini memiliki temperatur yang tnggi, maka tentunya akan

mempengaruhi daerah sekitar reaktor sehingga temperature reaktor

juga akan ikut meningkat. Seperti pada skema dibawah ini :

65

Gambar 4.10 Skema pengaruh ṁ udara terhadap kenaikan

temperatur reaktor

4.3 Analisis Komposisi Kandungan syngas

Nilai kalor dari syngas dalam hal ini adalah Nilai Kalor

Bawah (Low heating value/LHV) diperoleh dengan perhitungan

dengan menggunakan data dari komposisi syngas.Oleh karena itu

beberapa sampel syngas diambil dengan menggunakan gas bag

dan diujikan di Lab. Energi LPPM-ITS untuk diketahui

komposisinya. kandungan gas yang diuji meliputiH2, O2, N2, CO,

CO2, CH4. Berikut adalah tabel 4.4 hasil pengujian komposisi gas

yang telah dilakukan

Tabel 4.4 Komposisi kandungan syngas (% volume)

66

Gambar 4.11. Grafik hubungan antara AFR dan komposisi syngas

Dari tabel 4.4 dan gambar 4.11 dapat dilihat komposisi

syngas untuk tiaptiap variasi AFR.Senyawa yang terdapat dalam

syngas terdiri dari senyawa yang dapat terbakar (CO, H2 dan CH4)

dan senyawa gas yang tidak bisa terbakar (CO2, N2 dan O2).Dari

ketiga senyawa gas yang dapat terbakar secara umum mengalami

penurunan jumlah persentase volumenya seiring dengan

meningkatnya nilai AFR. Hal ini dikarenakan dengan

meningkatnya AFR maka pembakaran dalam zona partial

combustion semakin mendekati kondisi stoikiometrisnya sehingga

akan lebih banyak senyawa gas CO2 yang terjadi dibanding

senyawa gas CO. Selain itu semakin naiknya suhu mengakibatkan

reaksi pada arang di zona reduksi lebih banyak menghasilkan CO2.

Tingginya kadar Nitrogen (N2) merupakan hal yang wajar

mengingat media gasifikasi yang digunakan adalah udara dan

kandungan N2 dalam udara sekitar 78% serta sifatnya yang inert,

tidak turut serta dalam reaksi dan tetap muncul dalam hasil reaksi.

Kandungan 02 yang ada dalam senyawa gas hasil reaksi merupakan

udarayang tidak ikut bereaksi yang cenderung mengalami

peningkatan seiring dengan meningkatnya AFR.

67

4.4. Analisis nilai kalor ditinjau dari Low heating Value (LHV)

Synthetic Gas

Berdasarkan komposisi senyawa dalam syngas diatas

maka LHV dari syngas dapat dihitung dengan persamaan sebagai

berikut :

Keterangan :

𝑌𝑖 = konsentrasi gas yang terbakar (CO, CH4, H2)

𝐿𝐻𝑉𝑖 = Nilai Kalor bawah (LHV) gas terbakar (CO, CH4, H2)

Nilai Kalor bawah (Low Heating Value) dari masing –

masing gas yang dapat terbakar dapat dilihat pada tabel 4. 4

Tabel 4.5 Nilai LHV dari senyawa gas mampu bakar

Gas yang terbakar LHVi ( 𝑲𝑱

𝒎𝟑)

CO 12633

CH4 35883

H2 10783

Berikut ini adalah contoh perhitungan untuk nilai LHV

dengan menggunakan data dari komposisi syngas pada AFR 0,785

• Yi untuk gas CO = 24,79% = 0,2479

• Yi untuk gas CH4 = 2,44% = 0,0244

• Yi untuk gas H2 = 9,97% = 0,0997

LHV syngas = ∑ (0,2479 . 12633)𝑛𝑖 + (0,0244 . 35883) +

(0,0997 . 10783)

= 5082,33 𝐾𝐽

𝑚3

68

Nilai LHV untuk masing-masing variasi AFR dapat dilihat

pada tabel 4.5 dan pada tabel tersebut terdapat dua nilai LHV untuk

tiap variasi AFR hal tersebut dikarenakan perhitungan untuk

mencari LHV menghasilkan satuan kJ/m3 sedangkan untuk

perhitungan selanjutnya dibutuhkan LHV dengan satuan kJ/kg,

oleh karena itu diperlukan massa jenis syngas untuk mengkonversi

satuan tersebut. Untuk mendapatkan massa jenis syngas maka

digunakan perhitungan sebagai berikut :

ρgas = ∑ Yi .𝑛𝑖=1 𝜌𝑖 gas

• Yi = Konsentrasi senyawa gas dalam syngas (CO,

CH4, CH2, CO2, O2, N2)

• ρi gas = Nilai massa jenis senyawa gas dalam syngas

Besarnya massa jenis gas ditentukan oleh suhu syngas, dalam

hal ini adalah suhu yang diukur pada pipa outlet terluar dari reaktor

setelah syngas mengalami proses pembersihan dengan cyclone dan

water scrubber. Berdasar suhu yang ada dan tabel A-4 (Incropera,

2007) maka didapat tabel 4.5.

Tabel 4.6 Komposisi gas dan massa jenis

Komposisi Persentase

volume (%) 𝜌 (Kg/m3), pada T = 300 K

CO 9,99 1,123

H2 6,60 0,0807

CH4 6,64 0,688

CO2 2,74 1,773

N2 66,99 1,123

O2 7,65 1,284

Berikut ini adalah contoh perhitungan untuk mencari massa

jenis syngas pada AFR 0,785 :

𝜌syngas = ∑ (0,099 𝑥 1,123𝑛𝑖=1 ) + (0,066 x 0,0807 ) +

(0,064𝑥 0.688) + (0,0274𝑥 1,773) + (0,6699 𝑥 1,123) +(0,0765 𝑥 1,284)

= 1,062 𝑘𝑔

𝑚3

69

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

80% 85% 90% 95% 100% 105%

Nila

i Kal

or

Baw

ah S

yng

as

Duty Cycle

LHV Syngas (kj/m3) LHV Syngas (kj/kg)

Jadi untuk nilai lower heating value adalah sebagai berikut :

𝐿𝐻𝑉𝑠𝑦𝑛𝑔𝑎𝑠 = 5082.33 𝑘𝐽

𝑚3 ∶ 𝜌syngas

𝐿𝐻𝑉𝑠𝑦𝑛𝑔𝑎𝑠 = 5082.33 𝑘𝐽

𝑚3 𝑥 1

1,062 𝑘𝑔

𝑚3

𝐿𝐻𝑉𝑠𝑦𝑛𝑔𝑎𝑠 = 4785.6 Kj

𝐾𝑔

Tabel 4.7 Nilai LHV syngas untuk masing – masing variasi

Duty

Cycle (%) AFR

LHV Syngas

(kj/m3)

ρ isyngas

(kg/m3) LHV Syngas (kj/kg)

100% 1.3 4049.38 1.04 3893.6

95% 1.12 4274.60 1.048 4078.8

90% 1.08 4654.24 1.055 4411.2

85% 0.78 5082.33 1.062 4785.6

Berikut merupakan grafik nilai LHV synthetis gas pada variasi

rasio udara bahan bakar (Air Fuel Ratio) :

Gambar 4.12 Nilai LHV synthetis gas pada variasi rasio udara -

bahan bakar (AFR)

70

Pada gambar 4.12 diatas menunjukkan bahwa, trendline

penurunan nilai LHV synthetis gas yang menurun, seiring dengan

peningkatan nilai rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) ini

disebabkan dari, peningkatan nilai rasio udara-bahan bakar (Air

Fuel Ratio), akan meningkatkan suplai laju alir massa udara yang

masuk ke dalam reaktor gasifikasi, sehingga mempengaruhi proses

reaksi kimia pembentukan kandungan gas terbakar (combustible

gas), dimana proses gasifikasi ini, membutuhkan suplai udara

terbatas, maka kandungan gas terbakar(gas CO, H2, CH4) akan

cenderung menurun, terutama CO dan H2, CH4 dimana nilai LHV

CH4 merupakan yang terbesar (35883 ki/kg) maka secara

signifikan penurunan kandungan CH4 mengakibatkan penurunan

LHV syngas, namun jika suplai laju alir massa udara meningkat.

Sebaliknya (gas CO2, N2, O2), meningkat seiring dengan

peningkatan suplai laju alir massa udara. Proses gasifikasi

membutuhkan suplai udara yang terbatas, sehingga kandungan gas

terbakar (combustible gas)akan cenderung meningkat, jika suplai

laju alir massa udara terbatas yang dibutuhkan tepat.

4.5 Analisa laju alir massa syngas

Laju alir massa syngas dalam penelitian ini digunakan alat

ukur Pressure transducer dimana alat ukur ini akan langsung

membaca berapa perbedaan tekanan dengan satuan (kpa). Berikut

adalah data hasil pengamatan laju alir masa syngas Tabel 4.8 Nilai laju alir massa syngas untuk masing – masing variasi

Duty

cycle

Pressure

(Pa)

v max

(m/s) Re vmax n

v rata-rata

(m/s)

m dot

(kg/s)

100% 12.4 4.620 14768.92 5.80 3.629 0.0085

95% 10.3 4.211 13460.36 5.73 3.298 0.0078

90% 9.2 3.980 12721.31 5.68 3.111 0.0073

85% 3.3 2.383 7618.946 5.28 1.831 0.0043

71

4.6 Efisiensi Gasifikasi

Untuk menghitung efisiensi gasifikasi maka digunakan

persamaan 2.13, yaitu persamaan cold gas efficiency.Yaitu sebagai

berikut :

Dimana :

• ṁgas : Laju Alir massa syngas (kg/s)

• NKB gas : Nilai Kalor Bawah (LHV) syngas (kj/kg)

• mbiomassa : Laju Alir massa nahan bakar / biomassa (kg/s)

• NKB biomassa : Nilai Klor Bawah (LHV) pellet (kj/kg)

Berikut adalah perhitungan efisiensi gasifikasi untuk AFR 1,12

ṁsyngas = 0.0078 kg/s

ṁbiomassa = 0.0073 kg/s

NKB (LHV)gas = 4078.8 kj/kg

NKB (LHV)biomassa = 12258 kj/kg

ηCG = 0.0078

𝑘𝑔

𝑠 𝑥 4078.8

𝑘𝑗

𝑘𝑔

0.0073 𝑘𝑔

𝑠 𝑥 12258

𝑘𝑗

𝑘𝑔 x 100 % = 35.7 %

Tabel 4.9 Efisiensi gasifikasi untuk masing-masing variasi

72

30.52281459

38.92207964

35.70056493 35.2473145

25

27

29

31

33

35

37

39

41

0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

Efis

ien

si G

asif

ikas

i (%

)

Air FuelRatio (AFR)

Nilai dari efisiensi gasifikasi untuk masing-masing AFR yang

berbeda dapat dilihat pada tabel 4.7, sedangkan grafik hubungan

antara perubahan AFR dan efisiensi gasifikasi dapat dilihat pada

gambar 4.13

Gambar 4.13 Grafik hubungan antara perubahan AFR dan

efisiensi gasifikasi

Dari tabel 4.9 dan gambar 4.13 terlihat bahwa efisiensi

gasifikasi meningkat hingga nilai AFR 1.085 dan kemudian

menurun seiring dengan kenaikan AFR, hal ini terjadi dikarenakan

Duty

Cycle

(%)

Laju

Alir

massa

Udara

(kg/s)

Laju

Alir

massa

Pellet

MSW

(kg/s)

Air

Fuel

Ratio

(Rasio

udara

-

bahan

bakar)

laju

alir

masa

syngas

LHV

Syngas(NKB

gas) (kj/kg)

LHV

biomassa

(NKB

biomassa)

kj/kg

Efisiensi

(%)

85% 0.0043 0.0055 0.78 0.0043 4785.6 12258 30.52

90% 0.0073 0.00675 1.08 0.0073 4411.6 12258 38.92

95% 0.0081 0.00727 1.12 0.0078 4078.8 12258 35.7

100% 0.0099 0.00766 1.3 0.0085 3893.6 12258 35.2

73

10.42

1.54

14.2

22.38

2.42

8.897.93

5.426.19

5.56

2.89

7.65

0

5

10

15

20

25

CO (%) CH4 (%) H2 (%)

Pro

sen

tase

vo

lum

etri

k (%

)

Komposisi flamable gas (CO, CH4, H2)

Perbandingan komposisi gas

Data BambangSudarmanta (2010) -limbah kayu

Data Penelitian - pelletMSW

Data Indarto (2016) -Briket MSW

Data Akbar adrieq (2015)- Briket MSW

terjadinya penurunan nilai kalor (LHV) dari syngas, walaupun

terjadi kenaikan laju alir massa syngas yang disebabkan oleh

kenaikan kecepatan pembakaran (kenaikan kecepatan pembakaran

ini disebabkan karena peningkatan laju alir massa udara) yang juga

pada akhirnya menyebabkan oleh kenaikan laju alir massa pellet

MSW.

4.7 Analisa perbandingan penelitian terdahulu

Berikut merupakan analisa beberapa penelitian terdahulu

proses gasifikasi menggunakan reaktor tipe downdraft dengan

beberapa biomassa yang berbeda, seperti: Penelitian Bambang

Sudarmanta (2010) – limbah kayu, Penelitian Indarto (2016) –

Briket Municipal Solid Waste (MSW) dan penelitian oleh Akbar

Adrieq (2011) – Briket MSW, yang ditinjau dari hasil flameable

gas (CO, CH4, H2), Nilai kalor Bawah (Low Heating Value) syngas

dan Efisiensi gasifikasi (cold gas efficiency)

Gambar 4.14 Grafik Perbandingan komposisi flameable gas

beberapa penilitian

74

3246.8

4785.64361.6

4037.9

-500

500

1500

2500

3500

4500

5500

LHV

Syn

ga

s (k

j/kg

)

Data penelitian

Data BambangSudarmanta (2010) -limbah kayu

Data Penelitian - pelletMSW

Data Indarto (2016) -Briket MSW

Data Akbar adrieq(2015) - Briket MSW

Dari gambar 4.14 diatas dapat dilihat bahwa hasil dari

komposisi flameable gas tiap penelitian berbeda - beda terhadap

jenis dan bentuk dari biomassa.. Penelitian yang dilakukan oleh

Bambang Sudarmanta (2010) menggunakan serbuk kayu memiliki

kandungan CO, CH4, H2 berturut turut adalah : 10,42 % ; 1,54 % ;

14,2 % . Untuk Data Indarto (2016) biomassa berupa Briket

Municipal Solid Waste (MSW) memiliki kandungan flameable gas

CO, CH4, H2 berturut turut adalah : 7.93 % ; 5,42% ; 6,13%.

Sedangkan penelitian oleh Akbar Adrieq (2015) menggunakan

biomassa yang sama dengan penelitian Indarto (2016) didapatkan

komposisi flameable gas berturut – turut adalah 7.93 % ; 3,56% ;

5,85%. Dari kedua penelitian tersebut (Indarto & Akbar),

walaupun menggunakan biomassa yang sama berupa briket MSW

menghasilkan kandumgam flameble gas yang berbeda hal ini dapat

terjadi karena komposisi dalam pembuatan briket yang berbeda

pula. Hasil penelitian dengan mengubah bentuk MSW dari Briket

menjadi pellet didapatkan komposisi flameable gas CO, CH4, H2

berturut turut adalah : 22.38 % ; 2,42% ; 8,89%. Perbedaan

beberapa kandungan ini akan menyebabkan perbedaan pula

terhadap nilai Low Heating Value (LHV) syngas yang diuji melalui

Gas Chromathography (GC). Nilai LHV tiap – tiap penelitian

tersebut dapat dilihat pada gambar 4.15 berikut.

75

Gambar 4.15 Grafik Perbandingan nilai Low Heating Value gas

beberapa penilitian

Terlihat pada gambar 4.15 diatas bahwa nilai LHV dari

beberapa penelitian terdahulu seperti yang dilakukan oleh

Bambanag Sudarmanta menggunakan limbah kayu menghasilkan

LHV gas sebesar 3246,8 kj/kg, Indarto menggunakan Briket MSW

menghasilkan LHV gas sebesar 3614,1 kj/kg. Akbar menggunakan

Briket MSW menghasilkan LHV gas sebesar 2910,7 kj/kg

.Sedangkan penelitian dengan menggunakan pellet MSW

diperoleh nilai LHV paling tinggi yakni 4785,6 kj/kg. Hal ini sesuai

teori yang digunakan bahwa penggunaan pellet akan menghasilkan

nilai LHV lebih tinggi Karena :

1. Bulk Density lebih tinggi. lebih besar 115% daripada

campuran potongan kayu / serbuk kayu (Rollinson.

Andrew, 2016) sehingga akan menghasilkan komposisi

flameable gas yang lebih tinggi daripada serbuk kayu

2. Moisture content lebih rendah 10-15 % (Production and

Gasification of Waste Pellets.University of BORAS)

sedemikian hingga nilai LHV biomassa akan semakin

tinggi berdasarkan persamaan:

𝑳𝑯𝑽 = 𝑯𝑯𝑽 − 𝒉𝒈 (𝟗𝑯

𝟏𝟎𝟎+

𝑴

𝟏𝟎𝟎)

3. Dengan menggunakan briket, Karena ukuranya yang relatif

besar terdapat celah antara biomassa sehingga

mengakibatkan pembakaran sempurna ,bukan lagi

gasifikasi (Mohammad Nazmi Zaid moni .dkk)

mengakibatkan proses termokimia kurang optmal dan

menghasilkan komposisi flameable gas kurang maksimum

Karena proses termokimia yang seharusnya menghasilkan

CO, CH4, H2 mengalami pembakaran sempurna menjadi

CO2 dan seagian O2 maupun N2.

4. Semakin kecil ukuran bahan bakar perpindahan panas dan

masa partikel akan semakin efektif selama luas permukaan

76

/ volume lebih tinggi Dan fraksi char yang terbentuk selama

pirolisis diharapkan lebih rendah dan lebih berpori karena

pelepasan volatil yang lebih tinggi. (Babu and Chaurasia,

2003) ukuran pellet yang lebih kecil dibandingkan briket

menghasilan LHV gas yang lebih tinggi Karena, biomassa

dapat terkonversi optimal menjadi flameable gas CO, CH4,

H2.

4.8 Analisa kesetimbangan massa (mass balance)

Analisa kesetimbngan massa pada sistem gasifikasi yang terbagi

pada beberapa komponen seperti : Reaktor gasifikasi, cyclone, water

scruber, Dry filter. Terlihat seperti skema di bawah ini :

Gambar 4.16 skema Analisa kesetimbangan massa

• Analisa kesetmbangan massa pada reaktor

Analisis kesetimbangan massa pada duty cycle 100 %, AFR 1.3

77

∑ massamasuk = ∑ massamasuk

ṁudara + ṁbiomassa = ṁsyngas + ṁash + ṁchar

(9.96 + 7.66) g/s = (8.5 + 4.94) g/s

17.2 g/s > 13.44 kg/s

Tabel 4.10 Tabel Analisa kesetimbangan masa (mass balance)

reaktor

Dari tabel 4.10 diatas terlihat bahwa analisa kesetimbangan massa

(mass balance) semakin rendah AFR Temperatur reaktor rendah

Ash dan char semakin tinggi dikarenakan pembakaran kurang

optimal serta laju alir massa masuk ( ṁudara + ṁbiomassa ) ≠ laju alir

massa keluar (ṁsyngas + ṁash & char) dimana pada Duty Cycle 100 %

laju alir massa masuk sebesar 0,0176 kg/s serta laju alir massa

keluar 0,00973 kg/s dengan delta (Δ) = 0,00787 kg/s . Delta ini

dimungkinkan merupakan losses yang terjadi pada sistem

gasifikasi antara lain pada reaktor, cyclone, water scruber, dry

filter serta losses mayor dan minor pada perpipaan dan elbow.

balance massa reaktor

AFR

laju alir massa masuk (g/s) laju alir massa keluar (g/s)

udara biomassa total syngas ash + char total effisi (%)

1.3 9.96 7.66 17.62 8.5 4.94 13.44 23.72

1.12 8.14 7.27 15.41 7.8 5.02 12.82 16.80

1.085 7.32 6.75 14.07 7.3 5.009 12.30 12.51

0.785 4.34 5.5 9.84 4.3 5.012 9.312 5.36

78

Halaman Sengaja di kosongkan

79

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penilitian dan pengujian yang dilakukan dapat

ditarik kesimpulan sebagai berikut :

a. Semakin tinggi laju alir massa udara akan semakin tinggi

pula harga Air Fuel Ratio (AFR), yang mengakibatkan

kenaikan temperatur pada reaktor dan kandungan synthetis

gas pada gas yang mudah terbakar (combustible gas) CO, H2,

CH4 cenderung mengalami penurunan, sebaliknya gas O2,

N2, CO2 mengalami kenaikan secara perlahan.

b. Distribusi temperatur zona drying pada AFR 0,78 adalah 89 0C, zona pirolisis 125 0C - 420 0C, zona oksidasi 761 0C dan

zona reduksi 402 0C. untuk AFR 1,3 rata – rata temperatur

mengalami peningkatan yakni zona oksidasi adalah 104 0C,

zona pirolisis 149 0C - 508 0C, zona oksidasi 967 0C dan zona

reduksi 491 0C.

c. Suhu tertinggi pada reaktor adalah 967 ºC pada zona oksidasi

partial hal ini terjadi karena terdapat beberapa reaksi seperti

: char combustion, Hidrogen combustion, partial oxidation ,

dimana pada proses tersebut masing masing reaksi akan

melepaskan panas, semakin tinggi udara yang dihembuskan

semakin tinggi ΔH

d. Nilai Rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) yang terbaik,

ditinjau dari kosentrasi kandungan synthetis gas pada gas

mudah terbakar (combustible gas) yaitu pada AFR 0,78.

e. Semakin besar nilai rasio udara-bahan bakar (Air Fuel

Ratio), maka nilai kandungan energi ditinjau dari Low

Heating Value synthetis gas semakin menurun.

f. Nilai Rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) yang terbaik,

ditinjau dari nilai kandungan energi (Low Heating Value)

synthetis gas yaitu pada AFR 0,78 sebesar 4785,6 kj/kg

80

g. Nilai Rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) yang terbaik

ditinjau dari efisieni gasifikasi (%) yaitu pada AFR 1,08

dengan nilai efisiensi gasifikasi sebesar 38,92 %

h. Nilai batas bawah dan batas atas pasokan udara untuk

kandungan gas yang flammable (CO, H2, CH4)dari 0,78-1,3

5.2. Saran

Adapun saran dari pengujian adalah sebagai berikut :

a. Untuk variasi AFR dalam hal ini pengaturan laju alir massa

udara melalui Dimmer hendaknya di variasikan dengan

rentang rentang yang lebih kecil missal dengan dutu cycle

0,5 atau 1 %.

b. Dari hasil penelitian ini, didapatkan komposisi gas berupa

flameable dan Unflameable gas. Kandungan tertinggi

terdapat pada N2 sekitar 40 % lebih, jadi untuk penelitian

selanjutnya diharapkan mampu menggunakan gasifyng

agent berupa O2 murni.

c. Dibutuhkan penelitian lebih lanjut untuk sistem pengaduk

dalam reaktor, dimana hal tersebut dapat mempengaruhi

temperatur pada setiap zona dalam reaktor yang belum

tereduksi dengan baik.

81

Halaman Sengaja di kosongkan

82

DAFTAR PUSTAKA

1. Sugiono A., Anindhita, Boedoyo, M. S., Adiarso. 2014.

Pengembangan Energi dalam Mendukung Program

Substitusi BBM. Badan Pengkajian dan Penerapan

Teknologi. Jakarta, Indonesia

2. Dinas Kebersihan dan Pertamanan (DKP) Kota Surabaya.

2009. Surabaya, Indonesia.

3. Sudarmanta, Bambang. 2010 , Variasi Rasio Gasifying

Agent – Biomassa Terhadap Karakterisasi Gasifikasi

Tongkol Jagung Pada Reaktor Downdraft , Institut

Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

4. Ardianto, Ferry. 2014 , Karakterisasi Gasifikasi Biomassa

Serpihan Kayu Pada Rekator Downdraft Sistem Batch

Dengan Variasi Air Fuel Ratio (AFR) Dan Ukuran

Biomassa , Institut Teknologi Sepuluh Nopember,

Surabaya.

5. Suyitn, Techn. 2007. Teknologi Gasifikasi Biomasa untuk

Penyediaan Listrik dan Panas Skala Kecil Menengah ;

Dalam Kumpulan Potret Hasil Karya IPTEK. UNS

Press. Surakarta.

6. Kahardiansyah, Falah 2015. Studi Eksperimen Rancangan

Burner Type Partially Premixed dengan Bahan Bakar

Syngas Biomassa Serbuk kayu dengan Variasi Diameter

Outlet Bahan Bakar. Institut Teknologi Sepuluh

Nopember, Surabaya.

7. Nyakuma, dkk. 2016, GASIFICATION OF OIL PALM

EMPTY FRUIT BUNCHES (OPEFB) BRIQUETTES

FOR BIO-SYNGAS PRODUCTION. Centre of

Hydrogen Energy, Institute of Future Energy, Universiti

Teknologi Malaysia, 81310 UTM Johor Bahru, Johor,

Malaysia bDepartment of Chemical Engin

8. Basu, Pabir. Biomass Gasification and Pyrolysis Practical

Design and Theory Burlington, MA 01803, USA

83

Elsevier, The Boulevard, Langford Lane Kidlington,

Oxford, OX5 1GB, UK 2013

9. Reed B, Das A. 1988. Handbook of Biomass Downdraft

Gasifier Engine Systems Colorado

10. Husein , M. Z. M.. (2005), “Semangat Berhemat Energi:

Belajar dari Negara Maju”. Google Search Engine.

Indonesia.

11. Rajvanshi A., 2006, Biomass Gasification - chapter 4 in

book Alternative Energy in Algriculture. Y. Goswani.

India

12. Guo F. ., 2014. Effect Of Design and Operating Parameters

on the Gasification Process of Biomass in a Downdraft

Fixed Bed: An Experimental Study. China University of

Mining and Technology , Xuzhou

13. Maulana A.R. 2015. Karakteristik Unjuk Kerja Mesin

Diesel Generator Set Sistem Dual Fuel Solar dan

Syngas Serbuk Kayu. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Mesin

ITS.Surabaya

14. Sudarmanta, Bambang. 2015. Dual Fuel Engine

Performance Using Biodiesel and Syn-Gas from Rice

Husk Downdraft Gasification for Power Generation.

International Seminar Mechanical Engineering

Department, Faculty of Technology Industry, Sepuluh

Nopember Institut of Technology. Surabaya, Indonesia

15. Sudarmanta, B., Sungkono, D., Darsopuspito, S.,

Kadarisman, Isbunyamin. 2011. Pengaruh Suhu Reaktor

Gasifier dan Ukuran Partikel terhadap Karakterisasi

Gasifikasi Biomassa Limbah Kayu Pada Reaktor

Gasifier Tipe Downdraft. Jurusan Teknik Mesin ITS,

Surabaya, Indonesia

16. Molino. Antonio ., Chianese Simeone .2015. Biomass

gasification technology: The state of the art overview A.

Molino et al./Journal of Energy Chemistry 25 (2016) 10–

2

84

17. Rollngson. AN, Williams O.2016.”Expweriments on

torrefied wood pellet”.R.soc.open.sci.3:150578

LAMPIRAN

1. Data Laju alir massa udara (kg/s) menggunakan alat ukur Pressure

Transducer

2. Tabel A-4 incropera (ρ komposisi gas)

AFR 0.785

Komposisi Persentase

volume (%)

ρ(Kg/m3), pada

T = 300 K [17] ρ syngas

CO 24.79 1.123

1.06978579

H2 9.97 0.0807

CH4 2.44 0.688

CO2 7.92 1.773

N2 48.77 1.123

O2 6.11 1.284

AFR 1,085

Komposisi Persentase

volume (%)

ρ(Kg/m3), pada

T = 306 K [17] ρ syngas

CO 22.13 1.119

1.05328793

H2 8.89 0.0797

CH4 2.12 0.664

CO2 9.21 1.753

N2 48.81 1.108

O2 6.5 1.265

AFR 1,12

Komposisi Persentase

volume (%)

ρ(Kg/m3), pada

T = 312 K [17] ρ syngas

CO 20.18 1.109

1.04828206

H2 7.98 0.0757

CH4 2.41 0.604

CO2 10.62 1.703

N2 48.99 1.1

O2 7 1.202

3. Nilai kalor Bawah (LHV) gas mampu bakar (CO, CH4,

H2)

AFR 1,3

Komposisi Persentase

volume (%)

ρ(Kg/m3), pada

T = 319 K [17] ρ syngas

CO 19.41 1.054

1.04058328

H2 6.86 0.0723

CH4 2.39 0.589

CO2 10.97 1.66

N2 49.89 1.06

O2 9.35 1.134

Component H2 CO CH4 C2H6 C2H4 C2H2 Company HHV 12.745 12.633 39.819 70.293 63.414 TU Wien

12.769 12.622 39.781 69.693 63 58.059 NREL

12.753 12.626 39.721 69.595 62.952 ECN

12.766 12.641 39.847 70.402 63.998 58.975 DMT

12.761 12.634 39.747 69.636 62.989 58.039 Carbona

12.76 12.617 39.663 69.511 63.042 57.934 Univ. Sherbrook

12.758 12.631 39.739 Vattenfall

12.761 12.634 39.75 69.642 62.994 58.022 Nykomb

LHV 10.783 12.633 35.883 64.345 59.457 TU Wien

10.788 12.622 35.814 63.748 59.036 56.078 NREL

10.789 12.626 35.796 63.704 59.024 ECN

10.8 12.6 35.8 63.71 56.03 Verenum

10.757 12.641 35.787 64.333 59.938 56.924 DMT

10.748 12.634 35.725 63.605 59.011 56.028 Carbona

10.793 35.81 Vattenfall

10.8 12.634 35.823 63.756 59.07 56.06 Nykomb

10.797 12.635 35.821 63.749 59.068 TPS

10.789 12.630 35.812 63.744 59.033 56.088 Bioelettrica

Component C3H8 C3H6 i-C4H8 i-C4H10 n-C4H10 C6H6 Company

BIODATA PENULIS

Penulis dilahirkan dari keluarga

sederhana di Tuban, 8 September 1993,

merupakan anak kedua dari dua bersaudara

pasangan Bapak Sumarno dengan Ibu

Masti’ah, yang beralamat di Desa Latsari,

Kecamatan Tuban, Kabupaten Tuban.

Pendidikan formal pertama adalah SDN

Latsari 2 Tuban, SMP N 1 Tuban, dan

SMAN 1 Tuban. Kemudian penulis lulus

dan diterima di Jurusan D-3 Teknik Mesin

Produksi Kerjasama ITS-

DISNAKERTRANSDUK Prov. Jawa Timur melalui seleksi ujian

masuk D-3 pada tahun 2012 dan terdaftar dengan Nomor Registrasi

Pokok (NRP) 2112039011.

Pada Tahun 2015 penulis lulus D-3 ITS kemudian

melanjutkan kuliah lintas jalur dan diterima di Jurusan Teknik

Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh

Nopember Surabaya dengan nomor pokok mahasiswa

2115105033.Penulis merupakan anggota Laboraturium Teknik

Pembakaran dan Bahan Bakar. Penulis juga mengikuti publikasi

Ilmiah Nasional di Universitas Kristen Petra Surabaya sebagai

pengisi / pemateri tahun 2017 Penulis mengambil tugas akhir di

bidang Konversi Energi dan mempelajari tentang biodiesel dan

gasifikasi,